Ударные волны и зоны релаксации

УДАРНЫЕ ВОЛНЫ И ЗОНЫ РЕЛАКСАЦИИ 2.1. Ударные волны. Общие соотношения [c.50]

Если железный ударник имеет достаточную толщину и скорость удара о превышает 1,62 км/с (эта скорость соответствует точке С на ударных адиабатах (рис. 3.4.2—3.4.4), где = /2 0= = 0,81 км/с, р = 33,0 ГПа), то структура ударной волны стремится к стационарной конфигурации до прихода волны разгрузки, причем эта стационарная волновая конфигурация имеет впереди скачок, за которым идет зона релаксации. Амплитуда скачка в плоскости pV (см. рис. 3.4.2) находится пересечением ударной адиабаты исходной а-фазы ОА Ру с прямой Рэлея — Михельсона OR, соединяющей начальное О и конечное R состояния за всей волной. Это пересечение определяет точку F,, соответствующую состоянию за скачком. Далее по p R) и pi( i) на ударных адиабатах в плоскостях pv и Dv (см. рис. 3.4.4 и 3.4.3) определяются массовые скорости за скачком v Fi) и за всей волной v R), а также скорость стационарной волны D R) D(Fi). [c.279]

В работе исследовано распространение ударных волн в жидкости с твердыми частицами, температура которых превышает температуру насыщения пара несущей жидкости. Предложена модель для описания этого явления и выведены соотношения на поверхности сильного разрыва в течении рассматриваемой трехфазной среды с фазовыми превращениями. Решена задача об отражении ударной волны от твердой стенки и изучено влияние определяющих параметров задачи на коэффициент ее отражения. Получена и проанализирована структура парового взрыва вдали от места образования, причем основное внимание уделено влиянию тепло- и массообмена на процессы, протекающие в зоне релаксации. [c.720]

Проведенные расчеты показали, что, если давление за ударной волной pi критическое или сверхкритическое (определение — в п. 1), то паровые оболочки монотонно схлопываются. Если Tgi < 7з, то возможны как монотонные, так и осцилляционные режимы изменения параметров смеси в зоне релаксации за передним фронтом волны. [c.738]

Результаты, представленные на рис. 6 и 7 показывают, что монотонные режимы изменения параметров смеси в зоне релаксации наблюдаются при значениях pi от 1.0 бар до 2.0 бар. С возрастанием интенсивности ударной волны происходит перестройка монотонного режима в осцилляционный, и, начиная с pi = 3.0 бар наблюдаются ярко выраженные осцилляционные режимы. [c.739]

Варьирование Тю и Тз в физически реальных диапазонах температур жидкости и твердых частиц не приводит к перемене режима в зоне релаксации, но сильно изменяет параметры смеси за ударной волной, которые вычисляются по соотношениям на разрыве. Значения Тю и Тз, а также величина относительного радиуса В твердой частицы определяют амплитуды изменения параметров смеси. [c.739]

Найдена структура стационарных ударных волн умеренной интенсивности в жидкости с горячими твердыми частицами. Показано, что возможны как монотонные, так и осцилляционные режимы изменения параметров течения и отдельных фаз в зоне релаксации за передним фронтом волны сжатия. Для размера включений порядка 1 мм ширина структуры стационарных волн получилась равной 30 40 см. [c.740]

В то же время в [7] показано, что даже в парах воды, молекулы которой обладают аномально высокими скоростями колебательной релаксации, за ударной волной может существовать достаточно протяженная зона с неравновесным распределением энергии по колебательным степеням свободы. Другой причиной, указывающей не необходимость учета при теоретическом моделировании детонации совместного протекания химических реакций и колебательной релаксации, является возможность образования продуктов реакций в колебательно-возбужденных состояниях [8]. Это существенным образом может повлиять на изменение динамики всего процесса, поскольку константы скорости химических реакций зависят от степени колебательного возбуждения реагирующих молекул [9]. [c.91]

Получим теперь общие соотношения, связывающие состояние потока по обе стороны ударной волны, а также внутри невязкой зоны релаксации, примыкающей к ударной волне, если последняя столь тонка по сравнению с радиусом кривизны ударной волны, что ее можно считать плоской. Кроме того, течение в этой зоне будем считать квазистационарным в связанной с ней системе координат и адиабатическим (без внешнего притока энергии). [c.51]

Из единственности решения соотношений на ударной волне следует важный вывод равновесное состояние газа в конце плоской зоны релаксации не зависит от ее структуры и от характера процессов между сечениями до и после зоны ударного перехода. Таким образом, если толщина зоны релаксации мала по сравнению с размером тела (или с размером возмущенного слоя), то ее можно включить в ударный фронт с равновесным состоянием за ним, что значительно упрощает общую газодинамическую задачу. [c.58]

Таким образом, задача о,структуре зоны релаксации сводится к системе обыкновенных дифференциальных уравнений (2.5.4) и пяти конечным соотношениям (2.5.2) — (2.5.3). Начальные условия для них на внутренней стороне ударной волны ( = 0) есть условия замороженного ударного перехода, т. е. сохранения состава и состояния внутренних степеней свободы газа [c.66]

Рассмотрим зону релаксации за ударной волной, бегущей по холодному невозмущенному газу, в котором при нагреве все реакции могут протекать лишь бинарным образом. Такая задача наиболее типична для атмосферы Земли и других планет. Этот случай описан в 1.5, там же показано, что уравнения химической кинетики при этом имеют вид [c.67]

Г. Бинарное подобие. В воздухе, углекислом газе основные реакции протекают путем распада одной частицы на две и обратно. Такие реакции в 1.5 названы бинарными. Для таких смесей в 2.5 получен закон бинарного подобия для переднего участка зоны релаксации за ударной волной. Обобщим этот закон на течение около тела. [c.117]

При температурах за фронтом ударной волны в двухатомном газе порядка 3000—7000° К ионизации еще нет, колебания молекул возбуждаются сравнительно быстро и уширение фронта волны связано с наиболее медленным релаксационным процессом — диссоциацией молекул. Оценки показывают, что время колебательной релаксации при указанных температурах примерно на порядок меньше времени установления равновесной диссоциации. Поэтому приближенно можно считать колебательную энергию в каждой точке релаксационной зоны, так же как и вращательную, равновесной. Параметры газа эа скачком уплотнения соответствуют промежуточному значению показателя адиабаты у = 9/7 (колебания при столь высоких температурах вполне классичны ). Их можно вычислить по формулам (7.20), (7.21). [c.385]

Расчеты (для скоростей ударных волн не выше 9 км сек) показали, что ионизация происходит быстро, даже быстрее, чем химические превращения, так что в зоне релаксации степень ионизации в какой-то мере приходит в равновесие с химическим составом газа и следит за изменением степени диссоциации молекул. [c.397]

Определение неравновесных параметров заключается в решении зтого дифференциального уравнения совместно с другими уравнениями системы. Начальные условия при интегрировании определяются параметрами непосредственно за ударной волной, которые находятся в предположении, что диссоциация отсутствует, т. е, при д =0 величина о=0. В конце пути релаксации эти параметры достигают равновесных значений, соответствующих равновесной степени диссоциации а=а. При этом в целях упрощения можно принять давление в зоне релаксации постоянным и равным его неравновесному значению непосредственно за скачком уплотнения. В этих же целях вместо уравнения (4.9.14) можно применить уравнение для скорости химической реакции [c.191]

Из представленных результатов видно, что сразу после разрыва диафрагмы, т. е. распада произвольного разрыва, в область низкого давления (КНД) идут ударная волна и контактная граница, отделяющая холодный и горячий газы, а в область высокого давления (КВД) —волна разрежения. В начальные моменты времени присутствие частиц не сказывается, и течение формируется, как в чистом (без частиц) газе по замороженной схеме (см. эпюру давления для i = 0,4 мс). Постененно частицы начинают оказывать заметное влияние на развитие процесса, подтормаживая газ, охлаждая горячий газ в области сжатия и нагревая холодный в области разрежения. В результате бегущий по газовзвеси передний скачок затухает п замедляется, а за ним формируется зона релаксацпи. С течением времени, если 1ШД и КНД достаточно длинные для данного размера частиц, конфигурация воли уплотнения асимптотически стремится к своей предельной стационарной структуре (изученной в 4) до тех пор, пока это стремление не нарушится волнами разгрузки от торца КВД или отражением от торца КНД. Предельная стацнонар-ная волна уплотнения может быть как со скачком (при достаточно сильном воздействии, определяемым величиной так и полностью размытой. Чем больше массовое содержание частиц рго/рю, тем требуется более сильное (за счет увеличения р ) стационарное (за счет достаточной длины КВД) воздействие, не зависящее от размера частиц, для сохранения скачка в предельной ударной волне. С уменьшением размера частиц время п расстояние установления стационарной волны сокращаются. Для условий на рис. 4.5.1 характерное время скоростной релаксации [c.354]

Это есть закон бинарного подобия, который дает простую зависимость pio = onst для масштаба б основного, начального участка зоны релаксации от плотности qi перед ударной волной. Заметим, что этот закон справедлив и в том случае, когда зона релаксации внутренних степеней свободы включена в ударную волну, и справедлив для всей зоны релаксации, если в ней идут лишь процессы возбуждения внутренних степеней свободы. [c.68]

При исследовании структуры детонационной или ударной волны по заданной скорости D (наклону ЛРМ) на ВУАС находится давление за замороженным скачком (точка/ ), которое на ЗУАС определяет состояние среды / за замороженным скачком. Структура ударной волны в газовзвеси представляет собой, таким образом, скачок по газу (переход из о в /) с последующей зоной релаксации (переход из / в е — в ударной волне без горения и из / в d — в детонационной). Если скорость ударной волны удовлетворяет условию Се< D < С, (где и (7, — равновесная и за- [c.427]

Обычно размер зоны протекания неравновесных физико-хи-1йических процессов, или зоны релаксации, значительно превышает толщину ударной волны. Поэтому для невязкого обтекания тела физически достоверной оказывается схема предельно тонких ударных волн с примыкающими к ним невязкими зонами релаксации. Именно эта схема и используется всюду в нашей книге. [c.51]

Рассмотрим некоторые общие свсйства ударных волн в рамках схемы предельно тонкой ударной волны, включающей в себя полностью область влияния вязкости и теплопроводности, и примыкающей к ней зоны релаксации, в которой протекают физикс-химические процессы (см. 2.1). [c.63]

Рис. 2.6, Зависимость плотрюсти, температуры и массовой концентрации окиси азота N0 в зоне релаксации в воздухе с равновесно-возбужденными колебаниями молекул за ударной волной от переменной Т1 = р1 г/см 10-

Важной характеристикой структурьЕ фронта является распределение кинетической энергии в направлении распространения ударной волны [31—34]. В работе [37 расчетьЕ для случая локального нагружения проведены с использованием граничных условий I и II типов. Результаты приведены на рис. 7.7, 7.8. В передней части фронта находится устойчивый шгк кинетической энергии. Существование этого пика отмечалось, в частности, в работах [31, 34]. Далее следует область, в которой компоненты и / незначительно отличаются друг от друга. Затем возникает неустойчивая область, характеризуемая возрастанием средней кинетической энергии и обусловленная структурными перестройками в кристалле. Из рис. 7.7 видно, что при использовании первого граничного условия в зоне неустойчивости значение Еу существенно (в 1,5—2 раза) превосходит Е - Это вызвано локальностью начального возмущения, и поскольку, как следует из (7.24), релаксация в рассматриваемой области затруднена, это ведет к возрастанию г/-й компоненты скоростей атомов. [c.223]

Опыты по изучению ионизационной релаксации в аргоне были проведены Петшеком и Байроном [35] на ударной трубе. Чтобы расширить неравновесную область и увеличить времена релаксации, сделав их доступными для измерений, работа велась при весьма низких начальных давлениях аргона. Наиболее надежные измерения были сделаны при Ро=2 мм рт. ст. Распределение электронной плотности в ударной волне определялось путем регистрации сплошного спектра свечения, которое возникает при элек-трон-ионной рекомбинации и интенсивность которого в данном сечении х ударной волны пропорциональна квадрату плотности электронов (газ прозрачен для излучения). Кроме того, проводились зондовыеизмерения градиентов электронной плотности, которые согласовывались с измерениями свечения. Опыты показали, что ширина зоны релаксации, которая в значительной мере определяется скоростью начальной ионизации, сильно зависит от степени очистки аргона, т. е. в образовании затравочных электронов существенную роль играют примеси (с низкими потенциалами ионизации). [c.395]

Анализ различных механизмов ионизации в ударной волне в аргоне (и вообще одноатомных газов) содержится в уже цитированной выше работе Л. М. Бибермана и И. Т. Якубова [93]. Авторы исследовали влияние вариаций в выборе эффективных сечений ионизации ударами электронов и атомов, роль ступенчатых и радиационных процессов. Они пришли к выводу о том, что в ускорении образования начальных электронов решающую роль должно играть возбуждение атомов резонансным излучением, выходящим из равновесной зоны. Благодаря этому эффекту сильно повышается концентрация возбужденных атомов, которые легкО ионизуются электронным ударом. Учет этого позволил авторам значительно сократить расхождения между расчетными и экспериментальными значениями времени релаксации и добиться удовлетворительного согласия тех и других. Надо сказать, что в вопросе об ионизационной релаксации, в особенности о механизме начальной ионизации, полной ясности еще нет. Отметим работу [95], в которой изучалась релаксация в ксеноне, и работу [96] о влиянии излучения. [c.396]

Ионизация в воздухе при скоростях ударной волны несколько больше 10 км/сек (9—15 км/сек) рассматривалась в работе Л. М. Бибермана и И. Т. Якубова [97]. При этом были учтены химический состав воздуха в зоне релаксации и возбуждение атомов и молекул. В отличие от случая малых скоростей диссоциация происходит быстро по сравнению с ионизацией и ионизация в основном развивается в атомарном газе. Реакции ассоциативной ионизации играют определяющую роль в создании начальных электронов по мере возрастания электронной плотности все большее значение приобретает ступенчатая ионизация электронными ударами, причем энергия электронов, как и в одноатомном газе, восполняется за счет передачи энергии от ионов. [c.397]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...