Фазовые переходы в ударных волнах

В пользу такого несколько упрощенного подхода укажем также тот факт, что зоны, в которых имеется смесь обеих фаз, обычно узки, так как скорости фазовых переходов в ударных волнах чрезвычайно высоки, и поэтому нет необходимости очень подробного описания зон двухфазного состояния. Структура течения по составу среды часто представляет следующую картину исходная фаза, затем узкая зона, состоящая из смеси обеих фаз, в которой происходит переход исходной фазы низкого давления [c.252]

ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В УДАРНЫХ ВОЛНАХ [c.39]

Подтвердить предположение о природе упрочнения железа можно, сравнивая расчеты б( о), проведенные с использованием кинетики, отвечающей времени фазового перехода около 0,2 мкс при р — рв Ъ ГПа, с данными измерения 6hl Vo). Кроме того, отсюда следует теоретико-экспериментальная методика исследования фазовых превращений в ударных волнах, связанная с уточнением коэффициентов в уравнении кинетики (/ 2, Wja, А а) так, чтобы выполнялось b ua)= 8hl vo). Отметим также, что при этом имеется еще один параметр для сравнения — толщина второй зоны, где резко падает твердость и где фазовые переходы происходят частично. Расчеты показали, что при уменьшении [c.286]

О кинетике физико-химических превращений твердых тел в ударных волнах. Для расчета развития взрыва с выделением зоны химической реакции и динамических процессов с фазовыми переходами необходимо задать кинетику указанных превращений, т. о. определить /i ,. [c.253]

Расчет параметров ударных волн и ударных адиабат в веществе, претерпевающем в ударной волне фазовый переход в более плотную фазу, обсуждается ниже в 4 на примере железа. [c.259]

Рис. 3.4.7. Затухание (расчетное) ударной волны, вызывающей фазовый переход в железе, при плоском ударе железной пластиной толщиной Ъ = с= 3 мм с различными скоростями го = 1,3 2,0 и 2,5 км/с при различных значениях динамического сдвигового предела текучести в виде т = + + Мр. Штриховые линии соответствуют гидродинамической схеме (т,о = О, М=0) линии 1 — для т о = 0,36 ГПа, М = 0 линии 2 —для = =0,36 ГПа, М =0,014 линии 3 — для т о = 0,36 ГПа, М — 0,04

Сравнение на рис. 3.5.4 экспериментальных данных по измерению 6hl и теоретических данных по определению б дает убедительное подтверждение предположению о связи сильного упрочнения при взрывной обработке железа с двойной перекристаллизацией при фазовых переходах а е в ударных волнах. [c.288]

Высокие давления, развивающиеся за ударными волнами, могут изменить структуру энергетического спектра в конденсированных средах. Сокращение межатомных расстояний ведет к расширению и перекрытию энергетических зон. Образующиеся новые фазы состояния веществ за сильными ударными волнами, как правило, являются более плотными и обладают большей симметрией. Переход к более плотным кристаллическим структурам с поглощением скрытой теплоты (фазовый переход I рода) наблюдается при полиморфных превращениях в металлах. При сильных ударных нагрузках могут также происходить потеря стабильности кристаллической решетки и плавление вещества. На рис. 1.8 схематично показан ход ударной адиабаты для веществ, испытывающих фазовый переход. При сжатии вещества из начального состояния (0) в точке А начинается фазовый переход. В случае полиморфного превращения наблюдается уменьшение удельного объема на участке АВ при незначительных приращениях давления. Это объясняется тем, что [c.39]

Фазовые переходы в конденсированных средах и связанный с этим аномальный ход ударных адиабат и адиабат разгрузки обусловливают появление ударных волн разрежения. [c.41]

Когда кривая сГг(ег) всюду выпуклая к оси Ъг, как в идеальной жидкости без фазовых переходов, ударный фронт всегда устойчив и включает всю фазу сжатия в ударной волне. Наличие на кривой сжатия выпуклого к оси Ог участка (области перегиба) нарушает устойчивость ударной волны. Вследствие этого переход от упругого к упруго-пластическому деформированию материала, нарушающий условие устойчивости ударной волны, приводит к разделению фронта волны на упругий предвестник и следующую за ним ударную пластическую волну, распространяющиеся со скоростями соответственно ао н D. При низкой интенсивности ударной волны сопротивление сдвигу оказывает существенное влияние на ее распространение и, следовательно, при выполнении расчетов необходим учет вязкопластического поведения материала при деформации в ударной волне. Пренебрежение эффектами, связанными со сдвиговой прочностью, может привести к значительности погрешности в расчетах [161, 245]. [c.163]

При распространении ударной волны малой интенсивности в газожидкостной смеси пузырьковой структуры ее энергия переходит в энергию молекул газовых пузырьков, которые, взаимодействуя с жидкостью, рассеивают эту энергию в дисперсионных и диссипативных процессах, при этом влияние последних может оказаться существенным. В том случае, когда волна распространяется в среде, в которой возможен переход газа из свободного в растворенное состояние (фазовый переход в парожидкостной среде), кинетическая энергия газовых молекул переходит в потенциальную энергию давления за время, существенно меньшее времени релаксации диссипативных процессов. Интенсивность скачка давления будет тем большей, чем большим будет отношение показателя изоэнтропы гомогенной (раствор), и гетерогенной (пузырьковой) смеси в момент фазового перехода. [c.49]

На межфазной границе, проницаемой для потоков энергии, вещества и импульса, существует ряд физических закономерностей, связывающих характеристики соприкасающихся фаз. Эти закономерности, именуемые условиями совместности, подразделяются т универсальные и специальные условия [59]. Первые отражают общие законы сохранения полных потоков массы, импульса и энергии на любых проницаемых границах раздела фаз вне зависимости от содержания конкретного вида физических процессов, протекающих на границе. Специальные условия совместности содержат дополнительные соотношения, определяемые видом физических процессов (фазовые переходы, фронт горения или детонации, ударные волны и т.д.). Здесь рассматриваются только процессы фазовых переходов. В совокупности условия совместности содержат полную систему соотношений, необходимую при решении любых практических задач в области тепло- и массообмена. [c.267]

Наряду с дискретными измерениями кинематических параметров ударных волн в физике высоких динамических давлений широко применяется непрерывная регистрация волновых профилей давления и массовой скорости вещества. Эти измерения используются для изучения упругопластических и прочностных свойств конденсированных сред, параметров фазовых переходов и химических превращений в ударных волнах. [c.27]

Расщепление ударной волны в железе было обнаружено в уникальных экспериментах с использованием нескольких десятков электроконтактных датчиков, установленных на различных расстояниях от поверхности образца [5]. Появление методов непрерывной регистрации волновых профилей во внутренних сечениях образцов резко упростило фиксацию фазовых переходов не только в ударных волнах, но и в волнах разрежения. На рис.6.2 приведены результаты регистрации манганиновыми датчиками профилей напряжения в армко-железе и высокопрочной конструкционной стали [9]. Нагружение образцов осуществлялось ударом алюминиевых пластин со скоростью 1 — 2 км/с. В случае достаточно большой амплитуды импульса сжатия наблюдается расщепление ударной волны в области перехода а е. Наглядно фиксируется также образование ударной волны разрежения при разгрузке, связанное с обратным переходом е а. [c.232]

Давление начала фазового перехода в титане высокой чистоты, рассчитанное по амплитуде первой волны сжатия с использованием ударной адиабаты титана в виде [43], составляет 5,1 ГПа при максимальном давлении 10,5 ГПа. Волна сжатия интенсивностью 4,3 ГПа также содержит точку перегиба в окрестности 200 м/с, что соответствует давлению 2,25 ГПа. Надо сказать, что и полученные ранее величины давления фазового перехода коррелируют с изменением интенсивности ударной волны. Так в [39] для технического титана диапазон давлений фазового превращения составляет от 5,7 до 9,7 Ша при максимальных давлениях от 16 до 24 Ша соответственно. [c.241]

Необходимо отметить, что в соответствии с [35, 44], а —ю превращение, будучи мартенситным, облегчается действием сил сдвига. В условиях статического сжатия сдвиговые деформации уменьшают гистерезис, так что как прямое, так и обратное превращения происходят практически при одном и том же давлении = 2 ГПа [35]. Одномерное ударное сжатие сопровождается высокими сдвиговыми напряжениями. По-видимому, медленный фазовый переход вызывает появление точки перегиба на уровне 2,25 ГПа в случае слабой волны сжатия, и это давление, близкое к точке превращения при наличии сдвига в статических условиях, соответствует началу фазового перехода при ударном сжатии. Вероятно вследствие сдвигов при разгрузке происходит обратное превращение и поэтому ю-фаза не наблюдалась в сохраненных образцах. [c.242]

Рис. 22. Сходящаяся волна в веществе с фазовым переходом ВМ первая волна постоянной амплитуды ВМ — ударная волна фазового перехода).

Еще один случай аномального поведения вещества будет рассмотрен в гл. XI аномалии в этом случае связаны с полиморфными превращениями (фазовыми переходами) твердых тел при тех высоких давлениях, которые достигаются в ударных волнах. Там же будут рассмотрены и указанные сложные режимы. [c.66]

В волнах достаточно большой амплитуды происходит плавление твердого вещества, которое также является фазовым переходом первого рода. Вопросы плавления в ударных волнах в настоящее время не изучены ни экспериментально, ни теоретически. [c.584]

Рис. 11.45. Профиль давления в ударной волне с релаксацией фазового перехода.

Во фронте второй ударной волны происходит фазовый переход в начальном состоянии А вещество находится в первой фазе, а в конечном N либо во второй, если р > рв, либо в двухфазном состоянии, если < рв (переход в этом последнем случае происходит неполностью). В силу замедленности фазового превращения фронт второй ударной волны оказывается сильно размытым, в отличие от тонкого фронта первой волны. Профиль давления в случае системы двух волн схематически изображен на рис. 11.47. С течением времени расстояние между фронтами обеих волн увеличивается, поскольку скорости их различны распределение же давления во второй волне является стационарным, и профиль во второй волне распространяется как целое. [c.587]

Иногда говорят об испарении вещества в самой ударной волне. Такое утверждение является неправильным, если под испарением понимать фазовый переход в обычном термодинамическом смысле. Называть плотное вещество жидкостью или газом можно лишь в условном смысле, в зависимости от соотношения между кинетической энергией теплового движения атомов и потенциальной энергией их взаимодействия. Переход от жидкости к газу , если нагревать вещество при постоянном объеме, осуществляется непрерывно. Вообще, нужно напомнить, что при давлениях и температурах выше критических все вещество однородно и разделения фаз не происходит. Следует заметить, что утверждение о том, что в достаточно сильной ударной волне вещество перестает быть твердым, имеет вполне реальный физический смысл (твердое вещество плавится). [c.593]

С. А. Новиков, Ю. И. Тарасов, 1962) привело к экспериментальному обнаружению ударных волн разрежения, возможность которых следует из отрицательности кривизны адиабаты разгрузки (d p/dV <0). В экспериментах, описанных в последних двух статьях, при столкновении встречных волн разрежения, обусловленных обратным фазовым превращением в железе, наблюдался гладкий откол металла, что свидетельствует об очень малой толщине ударных волн разрежения из-за чрезвычайно высоких скоростей обратного фазового перехода е а. Эти исследования явились доказательством существования ударных волн разрежения у веществ, имеющих точки излома на ударной адиабате. [c.274]

В исследованиях фазовых переходов в ударных волнах всегда важен вопрос о равновесности измеряемых состояний и процессов. Очевидно, что локальное термодинамическое равновесие может достигаться только в том случае, если время фазового перехода значительно меньше характерной длительности эксперимента, составляющей в данном случае 10 с. В связи с этим. юбопытно отметить, что в экспериментах с ударными волнами можно надеяться реализовать уникальную возможность проникновения в область абсолютной неустойчивости двухфазной системы, где (dp/dV j- > О [56]. В критической точке, где dp/dV)j = О, значение dp/dV)g остается [c.366]

В теплоэнергетике, использующей как ядерное, так и обычное углеводородное топливо, одной из важнейших является проблема отвода огромного количества тепла с теплоотдающих поверхностей. Наиболее распространенным и используемым для этих целей теплоносителей являются парожидкостные смеси. Поэтому исследователями большое внимание уделяется течению парожидкостных смесей при наличии фазовых переходов в каналах с обогреваемыми и необогреваемыми стенками. Видимо на эту тему появляется наибольшее число публикаций в области неоднофазных течений. Здесь особый интерес представляют исследования структуры потока при различных режимах, кризисов теплообмена, обусловленных нарушением контакта жидкой фазы с теплоотдающей поверхностью, гидравлического сопротивления и т. д. Проблемы безопасности реакторного узла или устройств аналогичного типа привели к необходимости изучения истечений наро-жидкостных смесей из сосудов высокого давления, распространения возмущений и ударных волн в двухфазных парожидкостных потоках. Здесь же отметим течение влажного пара (смесь пара с каплями воды) в проточных частях турбомашин. [c.10]

При распространении сильных ударных волн, вызывающих фазовые переходы в твердых телах, уровень напряжении, связанных с прочностью и приводящих к иегидростатичиости тензора напряжений, во много раз меньше его гидростатической части, или давления. Дело в том, что прочность материала, хотя и растет с давлением, ограничена, и при высоких давлениях свойства твердого тела в некоторых отношениях приближаются к свойствам жидкости, хотя эффекты иегидростатичиости (прочности) приводят к большим скоростям распространения некоторых возмущений, что можно учесть и в рамках квазижидкостиой [c.146]

Влпяппе фазовых переходов на затухание ударной волны можно оценить, заменив в этих экспериментах я елезный образец на образец из другого металла, не испытывающего в ударной волне фазовых превращений. В качестве такого металла удобно взять никель, сходный по своим физическим свойствам с -фазой железа. [c.293]

Имеются основания считать, что предположение о мгновенном восстановлении фазового равновесия в скачке не является столь далеко идущим допущением, как это может представиться на первый взгляд. Вегенер и Мак [Л. 101, ссылаясь на опыты Грея, Хансена и Нотуанга, указывают, что фазовые превращения завершаются непосредственно в скачке уплотнения. Судя по этим наблюдениям, возмущения, возникающие в ударной волне, достаточно интенсивны для того, чтобы препятствовать переходу системы в метастабильное состояние. [c.237]

Для измерения давления применяются также датчик дацле-ния на основе эффекта ударного намагничивания и размагничивания. Датчики этого типа основаны на явлении изменения магнитных свойств материалов под действием давления и температуры в ударных волнах. При этом может происходить как потеря магнитных свойств, так и намагничивание. Изменение магнитных свойств в значительной мере зависит от состава ферромагнитного материала. Так, в [45] приведена зависимость изменения магнитных свойств от давления в ударной волне при исследовании углеродистого железа с содержанием 81 3.25 % по весу. На этой кривой отчетливо проявляется фазовый переход 1-го рода в железе, начало которого соответствует давлению 14.5 ГПа и окончание — -22.5 ГПа. [c.276]

При малом декременте объема и начале превращения в районе 2 — 2,5 Ша область существования двухволновой конфигурации в титане, согласно оценкам, должна быть ограничена давлением 10 ГПа. Так как никакого затухания первой пластической волны при давлении ударного сжатия 10,4 Ша в описанных опьггах не наблюдалось, немонотонное изменение крутизны следует трактовать с точки зрения формирования одной стационарной ударной волны с фазовым переходом. При этом точка перегиба должна совпадать с точкой пересечения линии Релея и ударной адиабаты метастабильной фазы низкого давления, а структура волны выше этой точки определяется кинетикой фазового превращения. Это предположение объясняет расхождение результатов измерений давления превращения титана в ударных волнах. [c.241]

Рнс.9.12. Интенсивности ударных волн, вы-зываюших фазовые переходы в волнах разгрузки. Плавление I —начало П —конец П1 —начало иснарения IV—достижение критической точки, о = р/рд —степень сжатия ве- [c.364]

При достаточно высоких давлениях в ударной волне происходит другой фазовый переход — плавление твердого тела. Вопросы плавления в ударной волне изучались теоретически в работах В. Д. Урлина и А. А Иванова (1963), Н. М. Кузнецова (1964, 1965), В. Д. Урлина (1965), Плавление и жидкая фаза в ионных кристаллах при больших давлениях исследовалась в уже цитированной работе С. Б. Кормера, М. В. Синицына и др. (1964). [c.259]

Учет неоднофазности среды, в частности, фазовых переходов, требуется при изучении распространения сильных ударных волн в твердых телах, возникающих при взрыве и вызываюш,их ряд физико-химических превращений. Сюда относится изучение взрыва в различных породах (начальной стадии взрывной волны), столкновений тел с большими скоростями (порядка 1—10 км1сек), получение новых веществ методами ударного обжатия, изменение свойств металлов ударно-волновой обработкой и т. д. [c.12]

Так, это может иметь место в области вблизи критической точки жидкость — газ. Ситуация с нарушением условия (86,2) может быть также имитирована на ударной адиабате для среды, допускающей фазовый переход fB результате чего на адиабате возникает излом). См. об этом в книге Зельдович Я. Б., Райэер Ю. П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. — Изд. 2-е. — М. Наука, 1966, гл. 1, 19 гл. XI, 20. [c.461]

Гетерогенные смеси, их движения, последствия воздействия на них, возникающие в них волны чрезвычайно многообразны, что является следствием многообразия комбинаций фаз, их структур, многообразия межфазных и впутрифазных взаимодействий и процессов (вязкость и межфазное трение, теплопроводность и межфазный теплообмен, фазовые переходы и химические реакции, дробление и коагуляция капель и пузырей, различные сжимаемости фаз, прочность, капиллярные силы и т. д.) и многообразия различных видов воздействия на смеси. Например, в га-зовзвесях образуются размазанные волны, структура и затухание которых определяются главным образом силами межфазного трения с газом и дроблением капель или частиц. В жидкости с пузырьками газа или пара из-за радиальных пульсаций пузырьков, помимо размазанных волп, характерными являются волны с осцилляционной структурой, сильно зависящей от процессов тепло- и массообмена, а также дробления пузырьков. Далее в конденсированных средах фазовые переходы, инициируемые сильными ударными волнами, могут привести к многофронтовым волнам из-за немонотонного изменения сжимаемости среды при фазовых превращениях. Своеобразные волновые течения с кинематическими волнами возникают и при фильтрации многофазных жидкостей. [c.5]

В ударно-волновых экспериментах наиболее надежно и точно измеряются кинематические характеристики нормальных ударных воли, а именно скорость ударпо1"[ волны D и массовая скорость вещества за волной v отпосительпо вещества перед волной. Другими словами, величина v— скачок скорости на ударной волне, и она определяет интенсивность этой волны. Измерения D п v при разных ннтенсивностях волны позволяют построить ударную адиабату вещества в виде D v). Иптересио, что для конденсированных веществ завнснмость D v). как правило, линейная, а при наличии фазовых переходов имеет изломы. Уравнения сохранения па скачке, соответствующем ударной волне, позволяют из ударной адиабаты в виде D(v) получить ударную адиабату в виде зависимости давления от плотности за волной р(р). Действительно, уравнения на нормальном скачке в системе координат, связанной с веществом, перед скачком имеют вид (ср. с (1.1.62)) [c.243]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...