Ударные волны в сжимаемой среде

УДАРНЫЕ ВОЛНЫ В СЖИМАЕМОЙ СРЕДЕ 391 [c.391]

Ударные волны в сжимаемой среде [c.391]

УДАРНЫЕ ВОЛНЫ В СЖИМАЕМОЙ СРЕДЕ 395 часовой стрелки, получим [c.395]

Развитый формализм относится к любым сплошным средам. Конкретный физический смысл движущихся сосредоточенных источников (стоков) энергии различен в разных физических системах. Назовем, например, ударные волны в сжимаемых идеальных средах, которые представляют собой движущиеся поверхностные стоки энергии тонкое осесимметричное тело, движущееся с большой скоростью в сжимаемом идеальном газе вдоль своей оси и имитируемое движущимся точечным энергоисточником в головной части тела различные тепловые источники и стоки и т. д. Теория этих явлений излагается в учебниках по механике сплошной среды (см. курс Л. И. Седова [ ]). [c.232]

Распространение ударных волн в твердых телах по сравнению с газами имеет свои особенности, которые обусловлены различиями во внутреннем строении твердых тел, с одной стороны, и газов — с другой. Силы взаимодействия между атомами и молекулами твердых тел в отличие от газов велики. Сжимаемость твердых тел мала. По этой причине скорость среды за фронтом ударной волны много меньше скорости самой волны. С этой точки зрения ударные волны в твердых телах даже в том случае, когда давление за фронтом составляет сотни килобар, следует считать слабыми. [c.33]

Ударные волны с малой амплитудой в сжимаемых средах [c.46]

Приведена математическая модель процесса сжатия магнитного поля сильной ионизующей ударной волной в монокристалле, когда за волной образуется сжимаемая, электропроводящая среда [1-3J. На основе численного анализа получена детальная физическая картина процесса. Показано, что на заключительной стадии возможны различные режимы сжатия магнитного поля кумуляция на оси, колебательный режим, в котором происходят резкие изменения магнитного поля и газодинамических величин, и квазистационарный режим с плавным, медленным изменением всех параметров. В работах [1-3] возможность такого режима не отмечалась. Для безразмерных параметров, характеризующих процесс сжатия магнитного поля в целом, получены области, соответствующие различным режимам сжатия. [c.146]

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]

Для отражения ударных волн от твердой стенки получено трехпараметрическое семейство ударных адиабат, лежащих между ударными адиабатами, соответствующими решениям аналогичных задач в двухфазных средах пузырьковой структуры. В частности, в случае горячей жидкости (Тю Т о) отражение ударных волн происходит, как в парожидкостных средах, с аномальным усилением отраженной волны при любой малой интенсивности падающей волны. В случае холодной жидкости ударная волна ведет себя при отражении так же, как в жидкости с пузырьками нерастворимого газа аномальное усиление не наблюдается из-за малой сжимаемости среды при большей температуре твердых частиц (либо при относительно тонких паровых оболочках около них). [c.740]

Для сжимаемой прочной среды на основе законов сохранения массы, импульса и энергии на фронте плоской ударной волны, распространяющейся в направлении оси х, получаем соотношения, связывающие параметры перед и за поверхностью разрыва в раз- [c.113]

Исторически развитие механики сжимаемой среды сложилось так, что в значительной мере параллельно и независимо развивались линейная акустика, где возмущения среды предполагались малыми, и теория ударных волн, где возмущения предполагались большими. Эти два практически важных раздела механики сжимаемой среды получили в настоящее время широкое развитие и обобщены в десятках учебников и монографий. Промежуточная же область — область нелинейной акустики — развивалась значительно медленнее. Это связано, с одной стороны, по-видимому с тем, что раньше практические потребности в развитии этой области акустики были меньшими, с другой стороны — с теми математическими трудностями, которые встречаются при решении почти [c.13]

Активные исследования в области физики ударных волн были начаты во время второй мировой войны с целью получения термодинамических уравнений состояния конденсированных сред в широком диапазоне давлений и температур. Для проведения необходимых измерений ударной сжимаемости веществ в этот период были созданы взрывные генераторы плоских ударных волн, разработаны дискретные методы измерения скорости ударных волн и скорости движения поверхности образца. Логика дальнейшего развития экспериментальной техники привела к разработке способов непрерывной регистрации давления и массовой скорости в полных импульсах ударной нагрузки, что открыло новые возможности для исследований механических и кинетических свойств различных материалов и химически активных веществ в условиях ударно-волнового нагружения. Радикальное улучшение пространственного и временного разрешения современных методов измерений сделало возможным исследования экстремальных состояний в лабораторных условиях с применением перспективных генераторов интенсивной импульсной нагрузки, таких, как лазеры, релятивистские электронные и ионные пучки. [c.43]

Стекло является одним из традиционных модельных материалов в экспериментальных исследованиях хрупких сред. Для силикатных стекол характерен довольно высокий ( 6 —9 ГПа) предел упругости на ударной адиабате, причем их продольная сжимаемость в упругой области аномально возрастает по мере сжатия. Из-за аномальной сжимаемости упругие волны сжатия расширяются по мере распространения, а волны разгрузки в упругой области трансформируются в ударные волны разрежения. Эксперименты со статическим [85, 86] и динамическим [87, 88] сжатием обнаружили явление необратимого уплотнения стекол— возрастание остаточной плотности в результате обработки давлением. В частности, для кварцевого стекла при давлении ударного сжатия 10—15 ГПа необратимое уплотнение доходит до 15%. [c.110]

Дробление пузырьков, сильно уменьшая их размер, уменьшает и толщину ударных волн или толщины переходных зон, в которых происходит переход из исходного состояния в состояние за волной. Уменьшение толщины волны соответствует уменьшению размывания или дисперсии волны, что может приводить к более позднему затуханию впереди идущей волны из-за идущей сзади волны разгрузки. В среде с измельченными из-за дробления пузырьками может быстрее реализоваться и отражение волпы от твердой стенки, приближаясь к отражению, соответствующему идеальной сжимаемой жидкости. [c.110]

Газовая динамика изучает движение сплошной среды с учетом сжимаемости. В гидродинамике этим свойством сплошной среды пренебрегают. Учет сжимаемости приводит к целому ряду качественно новых явлений, первое место среди которых занимают ударные волны. [c.7]

Итак, в лекциях 4-6 мы рассмотрели три конкретных примера применения общего подхода к построению моделей сжимаемой сплошной среды. Эти модели наиболее употребительны в приложениях газовой динамики в различных областях науки и техники. Кроме того, в общетеоретических исследованиях свойств течений сжимаемого газа часто употребляется так называемая двупараметрическая модель, обладающая основными чертами модели совершенного газа с постоянными теплоемкостями, однако не ограниченная конкретным видом уравнения состояния в основных переменных s, е, р. Иначе говоря, вместо уравнения состояния (4.16) рассматривается более общая функция двух переменных s = s(e, р), на которую, тем не менее, накладываются некоторые ограничения. Такой подход широко используется, например, в одном из недавно вышедших учебников по газовой динамике [26]. В наших лекциях двупараметрическая модель также будет использована в ряде разделов (теория звука, теория ударных волн, гиперзвуковые течения и т. п.). Однако автор считает, что ограничение только двупараметрической моделью оставляет вне поля зрения исследователей огромное множество реальных газодинамических явлений. [c.47]

Если скорость распространения звука со в среде является некоторым характерным параметром вещества, то скорость распространения ударных волн О в телах в значительной степени определяется параметрами внешнего воздействия. В отличие от скорости звука, которая связана лишь с величиной сжимаемости вещества, в выражение для скорости ударных волн, наряду с такими характеристиками среды, как отношение теплоемкостей Ср/су, входят и параметры внешних воздействий, например, внешнее давление рь [c.157]

Отправным пунктом изложения является полная система уравнений, учитывающая нелинейность зависимости между деформациями и градиентами смещений, а также сжимаемость и теплопроводность материала. Естественно, что анализ этой системы в общем виде связан с серьезными трудностями. Однако для случаев, когда теплопроводность среды мала, автору удалось исчерпывающим образом изучить распространение ПЛОСКИХ (и с меньшей степенью подробности сферически симметричных) адиабатических и изэнтропических ударных волн. Получение полного решения задачи, дающего возможность оценить влияние теплопроводности, оказалось возможным только для некоторого класса задач о волнах постоянного профиля. [c.5]

При анализе задач, связанных с распространением продольных ударных волн в сжимаемых средах (Галин [1959]), и некоторых других задач (Олейник [1959], Калашников [1959], Рожде- [c.77]

Расширение продуктов взрыва в воде будет происходить более медленно, чем в воздухе, из-за большей сопротивляемости воды на сжатие. Поле течения за взрывной ударной волной в воде также существенно отличается от волны в воздухе, так как из-за малой сжимаемости ее температура увеличивается значительно меньше, что приводит к небольшому росту энтропии. Поэтому энергия ударной волны будет тратиться на перемещение волны, а не на йагрев среды. Распределение параметров за фронтом ударной волны также имеет большое отличие [c.126]

Среди свойств материалов, проявляющихся при динамических нагрузках, экспериментально наиболее полно и последовательно изучена сжимаемость на ударных волнах. Ударные адиабаты экспериментально определены для большинства элементов периодической систему Менделеева, а также для многих химических соединений в широкой области изменения их термодинамических параметрвв. Большое количество экспериментов проведено с целью изучения области состояний, в которой вещества в процессе динамического нагружения и последующей разгрузки остаются в твердой фазе. В этой области в полной мере проявляется тензорный характер напряжений и деформаций материала. На фронте ударной волны в металлах область твердого тела охватывает широкий диапазон напряжений от нормального состояния до ГПа. [c.3]

СКОРОСТЬ ЗВУКА — скорость распространенпя фазы упругого возмущения малой амплитуды (в отличие от скорости распрострапення ударных волн) в различных упругих средах. В общем случае С. з. определяется сжимаемостью и плотностью среды р. [c.549]

При тех же условиях изучены ударные волны в несжимаемой ( 9.5) и сжимаемой ( 9.6) среде. Так же как при изучении волн Римана, наибольщее внимание уделено ударным волнам, которым при д = О соответствуют вращательные разрывы. Для таких ударных волн получены в явном виде формулы для ударной адиабаты и изменения энтропии. Исследована эволюционность этих ударных волн. [c.398]

В результате взаимодействия электромагнитных и гидродинамических явлений малые возмущения в проводящей среде при наличии магнитного поля распространяются в виде волн, свойства которых отличаются от свойств обычных звуковых или электромагнитных волн. Прежде всего, проводящая среда в магнитном ноле приобретает характерную анизотропию скорость распространения волн зависит от направления распространения по отношению к магнитному полю. Кроме того, в отличие от звуковых и электромагнитных волн, в магнитной гидродинамике волны в общем случае не являются ни продольными, ни поперечными. Волны малой aмпJ итyды в сжимаемой проводящей среде в присутствии магнитного поля рассматривались впервые в работах Помимо самостоятельного значения исследование поведения малых возмущений имеет непосредственное отношение к изучению волн конечной амплитуды и, в частности, ударных волн в магнитной гидродинамике. [c.9]

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]

С увелиюнием интенсивности ударной волны сверхадиабатич. нагрев растёт непропорционально давлению, и на него приходится всё большая доля полной энергии волны. Этим определяется предельное сжатие вещества, к-рое может быть достигнуто ударным сжатием при бесконечном возрастании давления вся анергия волны расходуется на нагрев среды, и сжатие её прек-ран ается. Для увеличения сжимаемости вещества в ударной волне уменьшают его нач. темп-ру или применяют ступенчатое сжатие, когда конечное давление достигается не одной ударной волной, а серией следую- [c.552]

В мощных ударных волнах происходят интенсивные сжатие и нагрев вещества и тем самым создается уникальная возможность исследований его фундаментальных свойств в экстремальных условиях. Сжимаемость среды под действием давления и зависимость ее плотности от температуры или энергосодержания описываются уравнениями состояния. Уравнение состояния выражает индивидуальные свойства вещества и необходимо для любых расчетов высокоэнергетических процессов в сплошной среде. По этой причине проблема широкодиапазонных уравнений состояния явилась стимулом для становления и развития физики ударных волн и до сего времени остается одним из основных направлений исследов4ний. При решении многих современных задач возникает необходимость рассчитывать состояния вещества, находящегося в разных своих точках как в конденсированной, так и в газовой фазах одновременно. Возникает необходимость объединения теоретических представлений и экспериментальных данных для различных фазовых состояний. По этой причине мы сочли целесообразным включить в эту книгу некоторые результаты исследований в области физики неидеальной плазмы. [c.337]

Среди исследований в этой области выделяется работа К. П. Станюковича (1945), в которой им был открыт новый тип автомодельных решений, характерный для явлений кумуляции и определяемый характером особых точек уравнений задачи. Решение этого же вида имеет и задача о пузырьке в сжимаемой жидкости. Эту задачу на автомодельность нового типа рассмотрим подробнее, хотя исторически она первой не была (задача об ударной волне несколько сложнее). Общие соображения о возможных типах автомодельных решений высказали Я. Б. Зельдович и Ю. П. Райзер в известной их книге Физика ударных волн (1963). [c.319]

В последние годы исследования в указанной области проводятся также О- Ф. Васильевым и А. Ф. Воеводиным (1968). Рассматривается общий случай неустановившегося одномерного движения весомого сжимаемого газа по трубе с учетом тепло- и массообмена с внешней средой,, а также реальных термодинамических свойств газа. Задача ставится таким образом, чтобы можно было охватить как медленно протекающие нестационарные процессы, обусловленные, например, суточной неравномерностью потребления газа из газопроводной линии, так и быстро протекающие процессы в трубах, связанные с пбявлением разрывов искомых функций в случае образования ударных волн. [c.738]

Автор книги знаком советскому читателю по русскому переводу небольшой монографии Теория линейной вязкоупругости ( Мир , 1965). Его новач книга посвящена распространению возмущений в нелинейно упругих сжимаемых и несжимаемых средах. Даио краткое изложение анализа больших деформаций и напряжений, определяющих уравнений и распространения ударных волн. Рассмотрены адиабатическая и язэнтропическая аппроксимации общей задачи и виды возможных разрывов в изотропных сжимаемых и несжимаемых средах. Последняя часть книги знакомит с влиянием теплопроводности на распространение воли. [c.4]

Исследуем сначала, могут ли распространяться ударные волны чистого расширения при = /Пз = = О в частном случай сжимаемой упругой среды, когда прн начальной температуре тело находится в покое и недеформировано. Предположив, что распространяется ударная Волна определенного вида, всегда можно так повернуть оси относительно направления Й1, чтобы выполнялось условие тз = 0. Тогда из уравнения (2.27) имеем 31//3тз = 0. Если функция и симметрична по отношению к направлениям 2 и 3, то в силу того, что Шз == ди1дгпз = О удовлетворяет уравнению (2.27) при / = 3, возможным решением для / = 2 является /Иг = д111дт2 = 0. В таких условиях может распространяться ударная волна расширения, удовлетворяющая условию [c.45]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...