Ударные волны в газе с релаксацией

УДАРНЫЕ ВОЛНЫ В ГАЗЕ С РЕЛАКСАЦИЕЙ [c.87]

Лекция 11. Ударные волны в газе с релаксацией [c.88]

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]

С ударной релаксацией запыленного газа приходится иметь дело при расчетах взрывных волн в запыленной атмосфере. [c.297]

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]

Развитие сверхзвуковой аэродинамики в последнее время показало важность молекулярных представлений для газовой динамики. Если свойства газа определяются в основном макроскопическим движением, то невидимые внутренние движения молекул можно учесть, рассматривая газ как континуум. Однако, когда свойства потока существенно зависят от беспорядочного движения молекул, как, например, в потоке разреженного газа со скольжением, или от внутренней структуры молекул, как, например, в явлении релаксации, связанном с сильной ударной волной, то необходимо пользоваться такой теорией, которая учитывала бы свойства отдельных молекул. [c.7]

Излучение частично прозрачной среды за фронтом ударной волны нарастает по мере распространения волны и, соответственно, увеличения толщины излучающего слоя. Это явление используется для измерения коэффициента поглощения плазмы ударно-сжатых газов Т1у [37, 48]. Ввиду малого времени фотонной релаксации по сравнению с характерным газодинамическим временем спектральная интенсивность излучения такого слоя / (0 в квазистационарном приближении [49] имеет вид [c.355]

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]

Изобразим на диаграмме р — V (рис. 2) ударные адиабаты состояния за скачком уплотнения, в котором медленно возбуждающиеся степени свободы еще не возбуждены (кривая 1), и конечного термодинамически равновесного состояния (кривая 2). Из уравнения (1.18) следует, что состояние газа сперва скачком переходит из начальной точки А в точку за скачком уплотнения В, а затем стремится к конечной точке С вдоль прямой ВС, соответствующей релаксационному слою. При этом давление и плотность в слое, как видно из рис. 2, возрастают. Возрастание давления невелико, что следует из уравнения (1.18). В самом деле, в скачке уплотнения сильной ударной волны (а релаксация существенна именно в сильных ударных волнах) газ сжимается не менее чем в четыре раза V /Уа 0,2Ъ). Конечное сжатие обычно порядка 10 [c.216]

Наконец, рассмотрим произвольное течение газа с ударными волнами. Можно ввести три характерных времени время ударной волны Тд, характерное время течения = Я/и и время релаксации т. В рамках механики сплошной среды обычно справедливы неравенства [c.90]

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]

В. Э. Драммонда (J. Appl. Phys., 1957, 28 9, 998—1(Ю1). При распространении ударной волны в веществе, способном к полиморфному превращению, в определенном интервале амплитуд происходит расщепление волны на две. Это иллюстрируется рис. 40, на котором показана ударная адиабата с соответствующими прямыми, определяющими скорость волн, и рис. 41, где изображена двухволновая структура. Вторая волна несколько размыта в соответствии с конечностью скорости релаксации фазового перехода (положение здесь аналогично ударной волне в газе с замедленным возбуждением некоторых степеней свободы). [c.258]

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]

Ионизация. При температурах порядка 10 000° К и выше в газах происходит ионизация. Ионизационная релаксация в ударной волне также исследовалась с помощью ударных труб (правда, в меньшей степени, чем возбуждение колебаний и диссоциация). Проще всего для Э1 сперименталь-ного изучения тяжелые одноатомные инертные газы — аргон, ксенон и др. Большинство работ посвящено аргону. Исследовалась также ионизация воздуха, что представляет значительный практический интерес. [c.229]

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]

Итак, волновой фронт распространяется по среде со скоростью Ссо. За ним движется возмущение с меньщей скоростью Со-При уменьщении времени релаксации быстрый сигнал, имеющий скорость становится малым, а основное возмущение распространяется со скоростью Со. В рамках описания, даваемого системой уравнений релаксирующего газа (2.2), разрыв на фронте волны отсутствует, если скорость U ударной волны, которая вводится при использовании приближенной системы (2.3), заключена в пределах [c.46]

При сильных ударных волнах среду нельзя считать калорически совершенным газом. Например, для М1>5 при комнатной температуре удельные теплоемкости при переходе через ударную волну не постоянны вследствие возбуждения колебательной энергии молекул ( кол)- Так как колебательная энергия достигает своего равновесного значения сравнительно с энергиями поступательной (е ост) и враш.ательной (вдр щ) медленно, то время релаксации в сильной степени влияет на структуру скачка. Кроме того, при высокой температуре происходят диссоциация и ионизация, которые также влияют на скачок (время релаксации у них еще больше). [c.200]

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]

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]

Одной из важнейших практических задач такого типа является задача обтекания тела сильно разреженным газом, в котором времена релаксации сравнимы с временем обтекания тела, т. е. длина релаксации сравнима с характерными размерами тела. При входе в атмосферу баллистических ракет с большой сверхзвуковой скоростью перед телом образуется так называемая головная ударная волна, как показано на рис. 8.1. Расстояние отхода ударной волны от передней точки тела обычно в несколько или раз в десять меньше радиуса кривизны передней части тела. Если газ настолько разрежен, что на расстоянии отхода укладывается не очень большое число газокинетических пробегов, то в частицах газа за фронтом ударной волны не успевают возбуждаться медленно релаксируюш,ие степени свободы, например, не успевает устанавливаться химическое равновесие. Благодаря этому температуры в сжатом ударной волной газе оказываются более высокими, чем при условии термодинамического равновесия, что меняет режим нагревания тела. По су-ш,еству, мы имеем дело здесь со случаем, когда Рис 8 1 Головная характер газодинамических распределений в [c.424]

Неравиовесность оказывает существенное влияние на различные процессы, сопровождающие течение газа с очень большими скоростями. В частности, колебательная 11 днссоциационная релаксации изменяют параметры газа при переходе через ударные волны и прн обтекании тел, что в свою Очередь влияет на процессы трения, теплообмена, а также на перераспределение давления. [c.186]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...