Течение газа с большой плотностью за ударной волной

Необходимо подчеркнуть, что специфической особенностью теплообмена в газодинамических потоках с большими скоростями является переход кинетической энергии газа в тепловую на поверхности обтекаемого тела, причем чем больше скорость газового потока, тем более интенсивным является нагрев тела. В сверхзвуковых потоках необходимо еще учитывать влияние на течение в пограничном слое ударных волн. Эти волны образуют поверхности разрыва газодинамических и термодинамических параметров (скоростей, плотностей и др.) вблизи обтекаемого тела и оказывают влияние на процесс эрозии металла, усугубляя его. Действительно, в ударной волне, образующейся в сверхзвуковом потоке газа, имеет место скачок температуры, плотности и давления. Этот скачок приводит к появлению больших тепловых потоков, к локальному нагреву поверхности тела до высоких температур, что должно вызывать процесс усиленной эрозии. [c.168]

Наличие пузырьков газа в капельной жидкости имеет большое значение при возникновении гидравлического удара. Пусть капельная жидкость движется по трубопроводу, и в некоторый момент времени внезапно закрывается задвижка. Скорость жидкости перед задвижкой становится равной нулю. Давление перед задвижкой поднимается столь значительно, что становится существенной сжимаемость капельной жидкости. В потоке возникает ударная волна, которая начинает распространяться против течения. Скорость потока до прохождения ударной волны равна первоначальной скорости и, после прохождения волны становится равной нулю. Скорость распространения волны относительно среды зависит от объемной упругости жидкости и ее плотности. [c.207]

Еще Релеем и Гюгонио [2] было показано, что, используя класс автомодельных волн Рима-на, можно в процессе изоэнтропического сжатия плоского слоя политропного газа получить сколь угодно большую плотность газа. Возможность неограниченного сжатия газовых цилиндра и шара была установлена [3, 4] с применением классов автомодельных цилиндрических и сферических течений, которые были подробно изучены [5] (для задач о вытеснении газа). Отмечалось [3,4], что процессы безударного сжатия газа являются энергетически выгодными, так как не приводят к большому росту кинетической энергии и сильному разогреву вещества, что наблюдается при ударном сжатии. Поэтому такие процессы могут играть существенную роль при осуществлении лазерного термоядерного синтеза, когда сжатие мишеней реализуется при помощи специальным образом сформированного импульса лазерного излучения. [c.403]

ТЕЧЕНИЕ ГАЗА С БОЛЬШОЙ ПЛОТНОСТЬЮ ЗА УДАРНОЙ ВОЛНОЙ [c.123]

Это обстоятельство дало возможность развить общую теорию гиперзвукового обтекания тонких, притупленных впереди теп. Такое обобщение теории имеет большое значение, так как в действительности передние кромки крыльев или передние концы корпусов летательных аппаратов не являются идеально острыми при большой сверхзвуковой скорости полета тонкие передние концы тел неминуемо были бы разрушены из-за невозможности отвода через них больших количеств тепла, выделяющегося в потоке вблизи переднего конца тела. В то же время при таких скоростях малый размер затупленного переднего конца тела по сравнению с характерным продольным размером тела не может служить основанием для того, чтобы пренебречь влиянием затупления на течение в масштабах всего тела. Газ, сжатый до высоких давлений и нагретый до высокой температуры при прохождении им небольшого участка весьма интенсивной ударной волны перед затупленным передним концом тела, при дальнейшем движении вдоль тела сильно расширяется, образуя вблизи тела слой с малой плотностью, который может оказывать сильное влияние на все течение. [c.187]

В то же время не исключаются из рассмотрения и случаи движения сплошной среды с разрывами непрерывности при некоторых режимах течения в жидкостях и газах могут образовываться поверхности, особые линии и точки, где непрерывные характеристики среды, имея большие градиенты, меняются весьма значительно на малых расстояниях. Так, при сверхзвуковых течениях в газах возникают ударные волны — области, представляющие собой поверхности с толщиной порядка длины свободного пробега молекул (т. е. значительно меньше, чем где очень резко меняются скорость, плотность, давление (см. 15). Такие области могут быть рассмотрены как геометрические поверхности разрыва непрерывности. Считается, что при переходе среды через них плотность, давление и др. меняются скачкообразно на конечную величину. [c.14]

Приведенная выше схема правильного или нормального отражения (см. рис. ПО) на практике не осуществляется, если интенсивность падающей волны слишком сильна или угол р велик. В этих случаях, как показывают эксперименты, образуется волна ОЯ, которая встречает падающую волну 03 не на границе, а в некоторой точке над ней (рис. 111). От этой точки к границе идет прямая ударная волна ООу. Состояние газа за отраженной волной далеко от границы определяется последовательным прохождением волн 08 и ОЯ. Вблизи границы газ проходит только одну головную волну ООу. Такое отражение называется неправильным, или маховским, отражением. Из граничного условия и непрерывности давления следует, что в областях за ударными волнами 00 и ОЯ давление газа одинаково, а скорости имеют одинаковое направление, по величине же они так же, как плотность, различны. Эти условия будут выполнены, если допустить существование линии контактного разрыва ОК между указанными выше областями газа (см. рис. 111). Такое допущение находится в согласии с наблюдениями. В окрестности контактной поверхности ОК течение газа завихренное. Как было отмечено выше, маховское отражение наблюдается при больших значениях числа М или угла р. С другой стороны, при указанных значениях этих чисел по формуле (1.20) мы получим комплексные значения угла ш. Отсюда следует вывод маховское отражение [c.443]

Пусть в газе плотности Qq, который будем считать идеальным, с постоянной теплоемкостью, в небольшом объеме в течение короткого промежутка времени выделяется большая энергия Е. От места энерговыделения по газу распространяется ударная волна. Будем рассматривать ту стадию процесса, когда ударная волна уходит на расстояния, очень большие по сравнению с размерами области, где произошло энерговыделение, и движение охватывает массу газа, большую по сравнению с массой продуктов взрыва. При этом энерговыделение с большой точностью можно считать точечным и мгновенным. [c.84]

В разработанном Г.Г. Черным методе расчета нестащ10нарных и стационарных течений [10, 11] с сильными ударными волнами использована та особенность таких течений, что плотность газа в сильной ударной волне возрастает примерно на порядок. (Для совершенного газа отношение плотностей до и после ударной волны равно е = (у - 1)/(у + 1) = о(1). где у - отношение удельных теплоемкостей. При высокой температуре в волне, когда "включаются" многочисленные физико-химические реакщш, эффективная величина у приближается к единице, что дополнительно уменьшает величину е.) Из-за сильного увеличения плотности газа за волной толщина невязкого ударного слоя - расстояние между сильной ударной волной и телом, обтекаемым гиперзвуковым потоком, или между волной и поршнем, сжимающим газ с достаточно большой скоростью, - оказывается порядка г. Появление малого параметра е, вместе с отмеченными особенностями течений с сильными ударными волнами, позволяет искать распределения параметров газа между ударной волной и телом в виде разложений по степеням е с заранее известной структурой соответствующих коэффициентов. Более того, во многих задачах оказалось возможным офаничиться первыми членами соответствующих разложений. [c.5]

Др. особенность У.—возможность получения большой интенсивности даже при сравнительно небольших амплитудах колебаний, т. к. при данной амплитуде плотность потока энергии пропори, квадрату частоты, УЗ-волны большой интенсивности сопровождаются рядом нелинейных эффектов. Так, для интенсивных плоских УЗ-волн при малом поглощении среды (особенно в жидкостях, твёрдых телах) синусоидальная у излучателя волна превращается по мере её распространения в слабую периодич. ударную волну (пилообразной формы) поглощение таких волн оказывается значительно больше (т. н. нелинейное поглощение), чем волн малой амплитуды. Распространению УЗ-волн в газах и жидкостях сопутствует движение среды, т. н. акустическое течение, скорость к-рого зависит от вязкости среды, интенсивности У. и его частоты вообще говоря, она мала и составляет долго % от скорости У. К числу важных нелинейных явлений, возникающих при распространении интенсивного У. в жидкостях, относится акустич. кавито1(ия. Интенсивность, соответствующая порогу кавитации, зависит от рода жидкости и степени её чистоты, частоты звука, темп-ры и др. факторов в водопроводной воде, содержащей пузырьки воздуха, на частоте 20 кГц она составляет доли Вт/см . На частотах диапазона У. средних частот в УЗ-поле с интенсивностью начиная с неск. Вт/см могут возникнуть фонтанирование жидкости и распыление её с образованием весьма мелкодисперсного тумана. Акустич, кавитация широко применяется в технол. процессах при этом пользуются У. низких частот. [c.215]

Оценки параметров ударного сжатия металлов, необходимых для того, чтобы при изэнтропической разгрузке вещество попадало в область испарения и окрестность критической точки, выполнены в работе [57]. Область плотностей, промежуточных между твердым телом и идеальным газом, характеризуется очень большой неопределенностью теоретических предсказаний, что не позволило провести прямые вычисления изэнтрюп. Поэтому для оценок был использован энтропийный критерий [5], основанный на изэнтропичности течения в волне разгрузки. Необходимые параметры ударных волн рассчитывались путем сопоставления табличных значений энтропии фазовых [c.361]

Рассмотрено сжатие идеального (невязкого и нетенлонроводного) совершенного газа плоским, цилиндрическим или сферическим поршнем. Исследуемые течения описываются известными автомодельными решениями, включая решение с отраженной"от плоскости, оси или центра симметрии ударной волной, которая останавливает сжимаемый поршнем газ. Выполненное в [1] сравнение нескольких способов неограниченной кумуляции (НК) показало, что НК с отраженной ударной волной уступает по энергетическим характеристикам только неавтомодельной"НК с изэнтропическим сжатием также из покоя в покой. С ростом показателя адиабаты 7 и при переходе от плоского случая к цилиндрическому и от цилиндрического к сферическому преимуш ества изэнтропической НК уменьшаются. Результаты для конечных степеней сжатия (р° - отношения pf /ро плотностей сжатого р/ и несжатого ро) газа в большей степени подтверждают эту тенденцию. Расчеты выполнены для разных 7 в широком диапазоне степеней сжатия. [c.694]

Роль противодавления и стадия затухания. Автомодельное решение теряет силу, когда давление за фронтом ударной волны становится сравнимым с начальным давлением газа ро, вернее, с величиной, на порядок большей, а именно 1(у + 1)/(у — 1)1 Ро- Процесс на этой поздней стадии взрыва уже не автомоделей, так как благодаря появлению нового размерного параметра ро в задаче теперь имеются масштабы длины и времени. Масштабом длины служит радиус сферы, начальная энергия которой сравнима с энергией взрыва Го = Е1рдУ з. Масштабом времени — время, в течение которого звук пробегает это расстояние to — Го/со, где Со = = (уро РоУ - Так, например, при взрыве в воздухе нормальной плотности (ро = 1,25 X 10 г см , Ро = 1 атм, 330 м/сек) для энергии [c.232]

В безотрывных течениях около тел при больших числах Рейнольдса и умеренных числах Маха вязкость и теплопроводность газа обычно играют существенную роль лишь в узких областях ударных волн и пограничного слоя, оставляя поле течения вне этих зон практически невязким и не подверженным их влиянию. Это дает возможность разделить задачу обтекания тел на две самостоятельные части определение внешнего поля течения на основе уравнений движения невязкого газа и расчет течения в пограничном слое с известным продольным градиентом давления. Однако-такая картина течения может перестать соответствовать действительности, при уменьшении числа Рейнольдса, а также при больших сверхзвуковых скоростях, когда число Маха невозмущенного потока М Э 1- Это прежде-всего связано с тем, что оба эти эффекта приводят к возрастанию толщины пограничного слоя в первом случае из-за увеличения относительной роли сил трения, во втором случае из-за интенсивного роста температур и уменьшения плотности газа в пограничном слое. В результате этого-возрастает вытесняющее воздействие пограничного слоя на внешний поток, а на поверхности тела реализуется новое распределение давления, которое в свою очередь оказывает влияние на течение внутри пограничного слоя. Описанное явление обычно называется взаимодфствием гюграничного-слоя с внешним невязким потоком. [c.530]

Ударные волны, о которых, мы говорили в 6 главы шестой, могут возникать н распространяться не только в газах, но и в жидкостях и твёрдых телах. В отличие от газов в жидкостях в практически встречающихся случаях скорость движения тел не превосходит скорости распространения звука. Действительно, скорость звука в воде примерно равна 1500 M eK, т. е. в 4,5 раза больше, чем в воздухе, тогда как достигнутое скорости движения тел в воде значительно меньше, чем достигнутые скорости движен1 я тел в воздухе. Поэтому с ударными волнами, возипкающпыи при обтекании жидкостью тела со сверхзвуковой скоростью, не приходится пока встречаться. Но при взрывах в жидкости, например в воде, а также при других внезапных изменениях давлений и здесь образуются ударные волны. Ударные волны, возникающие в воде, благодаря большой плотности воды, приблизительно в 800 раз большей, чем плотность воздуха, а также благодаря большой скорости звука в воде имеют большие интенсивности. При резкой остановке течения воды в водопроводных трубах, в подводящих системах гидравлических турбин и в ряде других случаев образуются мгновенные повышения давления — возникает ударная волна. Это явление носит название гидравлического удара. Гидравлический удар может привести к серьёзным авариям в различных трубопроводах. [c.280]

Бёрстейн и Мирин [1970, 1971] разработали схему расщепления для уравнений течения невязкого газа третьего порядка точности по пространственным переменным и времени. Схема третьего порядка точности в приложении к задаче о расчете обтекания затупленного тела с отошедшей ударной волной дала более точные значения давления, по менее точные значения плотности в точке торможения и потребовала втрое больше машинного времени, чем схема второго порядка точности. Другая схема третьего порядка точности приводится в работе Русанова [c.423]

Исходные ур-ния Г. д. явл. следствием применения осн. законов механики и термодинамики к движущемуся объёму сжимаемого газа. Неустано-вхшшиеся движения вязкого сжимаемого газа, когда параметры газового потока в каждой его точке изменяются с течением времени, описываются полными Навъе — Стокса уравнениями. Одной из осн. физ. особенностей движения сжимаемых сред явл. возможность образования и распространения в них ударных волн, к-рые движутся со скоростью, превышающей скорость распространения звук, волн и представляют собой узкую область чрезвычайно больших градиентов давления, плотности, темп-ры и скорости газа. [c.103]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...