Асимптотические решения задач оО отражении

Асимптотические решения задач об отражении [c.45]

На больших оптических глубинах исследования существенно усложняются. В физических экспериментах сложность связана с малой величиной регистрируемых импульсных сигналов, а численное моделирование требует огромного объема расчетов. Однако при больших глубинах, как и для проходящих импульсов, можно воспользоваться рядом упрощающих решение задачи обстоятельств, в частности тем, что угловое распределение интенсивности многократно рассеянного излучения в этом случае близко к изотропному. Это обстоятельство позволяет получить асимптотические соотношения, описывающие пространственно-угловую структуру импульсного сигнала, в том числе и для отраженного импульса [2, б [c.169]

В данной главе дается краткое описание методов, получивших наиболее широкое применение в задачах распространения оптического излучения в турбулентной атмосфере. Рассматриваются вопросы теории распространения волн на трассах с отражением в случайно-неоднородных средах. Излагаются способы построения асимптотических решений уравнений для статистических моментов поля в характерных по турбулентным условиям случаях слабых и сильных флуктуаций интенсивности. Здесь же приведены сведения о моделях лазерных источников и отражающих поверхностей, применяющихся при анализе влияния турбулентности атмосферы на оптическое излучение. [c.18]

Из первых двух условий вытекает, что лучи отраженного ГО поля определяются из лучей падающего ГО поля законом зеркального отражения, и аналогично, закон зеркального отражения определяет преобразование лучей падающей краевой волны в лучи отраженной краевой волны. Следовательно, эта часть решения задачи носит чисто геометрический характер. Амплитуда отраженного ГО поля определяется так же, как и ранее при отражении чисто лучевого поля. Коэффициенты 0 асимптотического разложения поправки № вычисляются посредством интегрирования ур-ний (4.12), где 5о=52, 5лр=52, Ап—А п вдоль лучей отраженной краевой волны. [c.127]

И принес наибольшее количество эффективных решений. Первые его применения были даны в работах [137, 162, 163, 183]. Этот метод нашел отражения и во всех книгах, посвященных теории оболочек вращения. Особенно последовательно и полно использована малость в монографии [81 ]. Обсуждаемый асимптотический подход, в сущности, эквивалентен методу расчленения, хотя это обстоятельство и не всегда бросается в глаза при чтении литературы по теории оболочек вращения. Дело в том, что в ней обсуждаются преимущественно случаи п = О, и = 1, когда основное напряженное состояние строится элементарно, а, следовательно, асимптотический метод используется лишь для построения (более точного, чем в главе 8) прог стого краевого эффекта. Если п 2, но не слишком велико, то в процессе применения обсуждаемого варианта асимптотического метода построение основного напряженного состояния и построение простого краевого эффекта превращается в почти самостоятельные задачи, и черты сходства с методом расчленения проявляются более отчетливо. [c.210]

Столкнувшись с этой проблемой, А.Г. Куликовский, как всегда, сначала абстрагировался от конкретных постановок и сформулировал в общем виде задачу об устойчивости однородных или слабо неоднородных решений некоторого класса систем дифференциальных уравнений с граничными условиями на концах конечного, но большого интервала. Было показано, что в ряде случаев устойчивость таких решений не может быть описана в рамках существовавших понятий о конвективной и абсолютной неустойчивости. При наличии границ у протяженной системы возможно возникновение неустойчивости за счет взаимодействия и отражения от границ двух волн, распространяющихся в разные стороны. При этом возможность реализации такой неустойчивости в ряде случаев не зависит от конкретного вида граничных условий, а определяется только свойствами рассматриваемой системы уравнений. На основе этих результатов А.Г. Куликовским было введено в теорию устойчивости новое понятие -глобальной неустойчивости и получен ее асимптотический критерий. [c.5]

Лучевая асимптотика ). Фронт распространяющейся волны представляет собой поверхность разрыва для производных некоторого порядка от смещений. В силу этого в окрестности фронта изменение поля смещений в направлении нормали к фронту значительно более интенсивно, чем такое же изменение вдоль фронта. Это позволяет рассматривать окрестность каждой точки фронта как локально-плоскую волну. На этой идее построен асимптотический метод изучения окрестности фронтов (для неподвижного наблюдателя — окрестности первого вступления некоторой волны). Этот метод давно известен в акустике и оптике. Перенос его в теорию упругости был впервые осуществлен в работе М. Л. Левина и С. М. Рытова (1956). В дальнейшем он подвергался разработке и использовался как средство приближенного решения задач отражения и преломления. Описание поля в окрестности фронта можно строить с разной степенью точности в прикладных задачах обычно пользуются первым приближением, но есть случаи, когда оно принципиально недостаточна (Г. С. Подъяпольский, 1959). Лучевой подход, с одной стороны, обладает большой общностью, например, он применим без особых осложнений к неоднородным средам. С другой стороны, есть исключительные ситуации, где он не работает или требует существенной перестройки, например в окрестности начальных точек головных волн (и вообще точек пересечения фронтов), в окрестности каустики и др. (В. М. Бабич, 1961 Ю. Л. Газарян, 1961 Б. Т. Яновская, 1964). [c.297]

Среди приближенных методов решения задач математической физики особую роль играет теория возмуш,ений, позволяющая построить асимптотические разложения при малых и больших значениях тех или иных характерных параметров. Применению такого подхода к контактным задачам теории упругости для изотропной полосы и изотропного слоя был посвящен специальный параграф в монографии [7]. При этом в качестве малых и больших параметров принимались, как правило, относительные геометрические размеры штампа (отношение ширины штампа к ширине полосы (слоя) или обратная величина). Между тем, в случае анизотропного и, в частности, ортотропного материала появляется еще одна возможность. Обычно некоторые жесткости композитов, моделируемых анизотропными однородными средами, отличаются по порядку величины, и, следовательно, их отношения могут рассматриваться как малые параметры. В последние десятилетия был развит асимптотический метод, основанный на построении разложения по таким параметрам. Этот метод отражен, помимо статей [1, 3, 5], в монографиях [4] и [6]. Первое его применение к контактным задачам содержится в статье Л. И. Маневича и А. В. Павленко [5], где рассмотрено вдавливание в упругую ортотропную полосу жестких штампов при наличии сил трения. В этой работе было показано, что использование малого параметра, характеризующего отношение жесткостей ортотропной среды, позволяет свести смешанную краевую задачу плоской теории упругости к последовательно решаемым задачам теории потенциала. Статья С. Г. Коблика и Л. И. Маневича [3] посвящена контактной задаче для ортотропной полосы при наличии области контакта зон сцепления и скольжения. В этой сложной задаче предложенный метод оказался особенно эффективным бьши получены явные аналитические выражения для нормальных и касательных напряжений в обеих областях, а также для заранее неизвестной границы между этими областями. В работе Н. И. Воробьевой, [c.55]

Введение. Методы выделения поверхностей разрывов при численных расчетах газодинамических задач известны [1-5]. Основываются они либо на методе характеристик [1] с алгоритмическим внесением специальных процедур, например выделение плавающих разрывов [6], либо на решении задачи о распаде разрыва [2] с последующим использованием подвижных сеток. Применение подобных подходов в нелинейной динамике деформируемых твердых тел проблематично из-за взаимозависимости в них, по существу, двух процессов распространения граничных возмущений изменение объемных деформаций и деформаций изменения формы. Поэтому в этом случае используются, главным образом, различные варианты схем сквозного счета [7-9]. Следует, однако, заметить, что из-за наличия в деформируемых телах более значимого диссипативного механизма (пластичность, ползучесть), проблема выделения фронтов разрывов в твердых деформируемых средах не стоит столь остро, как в газовой динамике. Иначе, использование здесь разных вычислительных методик, основанных на процедурах сквозного счета, гораздо более оправдано. И все же существуют ситуации в динамике деформируемых твердых тел, когда нестационарность явления столь существенна (отражение и взаимодействие ударных волн при высокоскоростном соударении и др.), что выделение нелинейных разрывов может стать необходимым. Здесь предлагается способ расчета ударного деформирования, выделяющий поверхность разрыва путем включения в неявную разностную схему одновременного вычисление параметров прифронтовой асимптотики, т. е. параметров разложения решения непосредственно за поверхностью разрывов в асимптотический ряд. Способы построения таких разложений могут основываться на методе возмущений [c.146]

В качестве простейшего примера неоднородной среды рассмотрим многослойную область (мультислой) с кусочно-постоянным (ступенчатым) законом изменения показателя преломления. В разд. 3.2 мы уже обсуждали обобщение метода геометрической оптики на неоднородный диэлектрик с непрерывным профилем показателя преломления сущностью этого анализа была основанная на свойствах функщ1й Эйри возможность сшивки асимптотических решений. При наличии у показателя преломления разрывов непрерывности можно также применить этот метод, учитывая, однако, некоторые небольшие изменения в выражениях для коэффициентов отражения и пропускания. Если же в задаче возникает большое число разрывов функции л (г), то описание многократного отражения проходящей через среду волны становится очень сложным. Для этого требуется систематическое изучение зависимости коэффициентов отражения и пропускания от числа разрывов, их характера и относительных положений разрывов непрерывности л (г). [c.170]

Основные трудности при использовании асимптотических методов для анализа нелинейных систем возникают вблизи точек (кривых, поверхностей), где нарушаются условия применимости квазиклассического подхода. Если для линейных задач существуют излагавшиеся выше подходы, позволяющие в значитёльной мере обойти эти трудности, то при анализе нелинейных уравнений эти трудности пока существенны. Можно указать ряд работ, в которых авторам удалось теми или иными способами сшить асимптотические решения при переходе через особую область [8—12]. В областях, где нарушается квазиклассическое описание, исходное нелинейное решение может претерпевать существенные качественные изменения. Уединенная нелинейная волна может разбиваться на ряд волн, могут появляться отраженные нелинейные волны [8, 9]. Авторами [10] показано, что кноидальная волна после прохождения области смены знака нелинейности не остается стационарной. Вместо стационарной картины наблюдаются сильные биения спектральных компонент. Укручение нелинейной волны может привести к опрокидыванию [6], в результате которого могут возникнуть многопотоковые движения [11]. Как уже упоминалось в предыдущей главе, мы не касаемся вопросов, связанных с влиянием областей нарушения квазиклассического подхода на процессы резонансного нелинейного взаимодействия волн. [c.116]

Должно заметить, что вышесказанное есть, вообще говоря, отражение общей особенности (43) интегральных кривых, определяемых дифференциальными уравнениями, оссбэнно механики, где невозможность анализа более элементарными средствами указывает на своеобразную сложность самого явления. Периодические и асимптотические решения, приучившие нас несколько иначе смотреть на цель и результаты математического описания, являются, к сожалению, только исключением, сосредоточиваясь в данной задаче первые в некоторой части, а последние главным образом среди тал называемых простейших движений. [c.87]

Асимптотическое разложение этой волны известно лишь для частного случая кругового конуса [81, 86]. Выражения для ее диаграммы получепы в форме квадратур от специальных функций, В работах [83 6, гл. 4] решение задачи днфракции плоской волны на гладком конусе или пирамиде сводится к решению уравнения Лапласа в области, ограниченной поверхностью коиуса и сферой с центром в вершине конуса (пирамиды). Этот подход дает возможность исследовать иоле в окрестности границы свет —тень отраженной волны. Оказалось, что в сл) чае гладкого конуса в этой окрестности поле описывается специальной функцией [6, 4,3 82] [c.89]

Существуют два метода вычисления коэффициентов Сп. Первый метод — это интегрирование уравнений (4.12) при заданных начальных условиях. Он будет использован пами при решении задачи об отражении заданного полутеневого поля от гладкого тела. Отраженное поле также будет нолутеневым, и начальные значения Сп для отраженного поля берутся и.э краевых условий на поверхности тела. Второй метод — сопоставление с известной неравномерной асимптотикой строгого решения ок используется при построении краевой волны в задаче днфракции произвольного лучевого поля на ребре. Назовем его .методом асимптотического сшивания . При решении вторым методом поле представляется в виде суммы двух полутеневых полей (отвечающих двум границам свет — тень ГО рещения), краевые волны которых, поскольку они определяются ребром тела, имеют одну и ту же фазу и могут быть поэтому объединены. Рещение ищется в форме [c.95]

Перейдем теперь к случаю надбарьерного отражения (см. рис. 3, в). Так как Шх) действительно, два корня в точках а,, а . комплексно-сопряжены друг другу. Линии уровня 1, 3, 4, 6 асимптотически приближаются к действительной оси, которая, в свою очередь, тоже является линией уровня. Определим матрицу перехода решения, заданного далеко слева от точки О, в решение далеко справа от точки О (или наоборот). Эта задачу решается аналогично предыдугцей. Па линиях 1, 3, г] - г 1+, а на. линиях 2, 4 г])-, где знак 3> означает, что слева стоит экспоненциально растущее с ростом х решение, а справа — экспоненциально затухающее. [c.31]

При отражении каждая из волн (расширения и сдвига), вообш,е говоря, порождает обе эти волны, поэтому с течением времени число отдельных волн, которые нужно суммировать, катастрофически растет возрастают и трудности вычисления последующих отражений. В результате построение решения в виде суммы прямой и отраженных волн становится, как правило, безнадежным делом. Но если даже удается уловить закономерность, позволяющую сразу записать выражения для всех этих волн, восприятие и анализ результата составляют самостоятельную проблему. При этом обычно предпочтительнее оказывается второй путь. Дело здесь не только в том, что для тела не слишком сложной формы и при подходящих граничных условиях стационарные состояния могут быть определены (и определены заранее, вне связи с конкретной нагрузкой в данной нестационарной задаче). Представление в виде совокупности стационарных решений обычно легче поддается асимптотическому анализу, в результате чего вместо нагромождения элементарных волн удается получить сглаженную картину, которая, хотя и менее точна (асимптотически точна), но может дать достаточно хорошее и существенно более ясное представление о процессе. [c.134]

Ранее были приведены и исследованы формулы для первых членов асимптотического разложения краевой волны для задачи дифракции произвольного лучевого поля на теле с искривленными гранями и криволинейным ребром. При столь общей постановке задачи лучевая структура падающей волны отличается от лучевой структуры отраженной и краевой волн. Существует, однако, ряд важных с практической точки зрения задач, в которых первичная волна и последовательно возникающие в процессе решения краевые волны имеют одну и ту же лучевую структуру цилиндрических, сферических или тороидальных волн. Так, при дифракции па нескольких телах, расположенных друг относительно друга в зоне Фраунгофера, все волны, образующиеся в результате взаимных дифракций, можно считать сферическими, В плоской задаче при днфракции цилиндрической волны на многоугольнике (частные случаи лента, призма, щель в экране, уголковая антенна) все последовательно возникающие волны также цилиндрические. В осесимметрическом аналоге последней задачи все краевые волны тороидальные. Для таких задач можно найти и последующие члены асимптотики модельных задач, что позволяет проанализировать влияние ряда более топких факторов, в частности, влияние изменения закона амплитуды по фронту падающей волны. Поэтому в этом случае необходимо расширить понятие модельной задачи, понимая под ней задачу, в которой учтено влияние не только локальной геометрии тела и фронта падающей волны, но н более тонкой характеристики —распределения амплитуды по фронту волны. Введем новое понятие эталонные волны [6, 78]. [c.121]

Задачи, связанные с изучением движения жидкости, возникающего после кавитационного разрыва, вызванного процессами, сопровождающими отражение волн гидроудара, исследовались рядом авторов. В частности свободные разрывные кавитационные колебания, сходные с только что описанными, рассмотрены в работе [6]. Там же приведены с ссылкой на работу Ланжевена осциллограммы свободных кавитационных колебаний. Вынужденные колебания жидкости, сопровождающиеся возникновением кавитации в области сравнительно высоких частот, рассматривались в работе [15]. Из этой и других подобных работ, в частности, следует, что если вынужденные колебания жидкости сопровождаются периодическим возникновением кавитационных разрывов, то применение обычного подхода становится неэффективным. Последнее связано с тем, что точное решение подобных задач не приводит к строго периодическим решениям и уже через несколько периодов поправки, обуаювленные отклонением от строгой периодичности, приобретают столь сложный характер, что практически исключают возможность анализа общего характера. (Указанная особенность, в частности, хорошо иллюстрируется результатами расчетов, приведенными в работе [15]). Запутанный, с плохо прослеживаемой периодичностью характер решений, возникающих при больших значениях частот вынуждающей силы, отражает, по всей вероятности, реальную физическую ситуацию, сводящукх я к тому, что для описания возникающего в этом случае движения более подходит статистический подход. При сравнительно низких значениях частоты, как это будет показано ниже, картина явления меняется нерегулярные поправки к решениям становятся несущественными или вообще отсутствуют. Для того чтобы лри изучении колебаний в этой области частот выделить строго нериодическую сосгавляющую процесса, отбросив несущественные поправки, необходимо прибегнуть к некоторой физической идеализации явления, соответствующей в определенном смысле рассмотрению асимптотического поведения [c.150]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...