Кинетичната теория се използва за теоретично изследване на микроскопичната структура на ударните вълни. Проблемът за структурата на ударната вълна не се решава аналитично, а се използват редица опростени модели. Един такъв модел е моделът на Там-Мота-Смит.
Скорост на разпространение на ударната вълна
Скоростта на разпространение на ударна вълна в среда надвишава скоростта на звука в тази среда. Колкото по-висок е интензитетът на ударната вълна (отношението на наляганията пред и зад фронта на вълната), толкова по-голям е излишъкът: (p ударна вълна - p sp.medium)/ p sp.medium.
Например, близо до центъра на ядрен взрив скоростта на разпространение на ударната вълна е многократно по-висока от скоростта на звука. Когато ударната вълна се отдалечава и отслабва, нейната скорост бързо намалява и на голямо разстояние ударната вълна се изражда в звукова (акустична) вълна, а скоростта на нейното разпространение се доближава до скоростта на звука в заобикаляща среда. Ударна вълна във въздуха при ядрен взрив с мощност 20 килотона изминава следните разстояния: 1000 m за 1,4 s, 2000 m - 4 s, 3000 m - 7 s, 5000 m - 12 s. Следователно човек, който види проблясък на експлозия, има известно време да се скрие (гънки в терена, канавки и т.н.) и по този начин да намали вредните ефекти на ударната вълна.
Ударните вълни в твърди тела (например, причинени от ядрена или конвенционална експлозия в скала, удар на метеорит или кумулативна струя) при същите скорости имат значително по-високи налягания и температури. твърдозад фронта на ударната вълна се държи като идеална свиваема течност, т.е. в нея няма междумолекулни и междуатомни връзки и силата на веществото не оказва никакво влияние върху вълната. В случай на наземна и подземна ядрена експлозия, ударната вълна в земята не може да се счита за увреждащ фактор, тъй като тя бързо изчезва; радиусът на разпространението му е малък и ще бъде изцяло в рамките на размера на кратера на експлозията, вътре в който вече е постигнато пълно унищожаване на устойчиви подземни цели.
Ударни вълни при специални условия
Аналогия на хидрогаз
- Ударната вълна, чрез нагряване на средата, може да предизвика екзотермична химическа реакция, която от своя страна ще повлияе на свойствата на самата ударна вълна. Този комплекс "ударна вълна + реакция на горене" се нарича детонационна вълна.
- В астрофизичните обекти ударната вълна може да се движи със скорост, близка до скоростта на светлината. В този случай ударната адиабата се променя.
- Ударните вълни в магнетизираната плазма също имат свои характерни особености. При преминаване през процеп се променя и величината на магнитното поле, което изисква допълнителна енергия. Това води до съществуването на максималния възможен коефициент на компресия на плазмата за произволно силни ударни вълни.
- Тангенциалните ударни вълни представляват повърхност на прекъсване от смесен (нормален и тангенциален) тип.
Вижте също
- Свръхзвуков поток
Бележки
Литература
- // Енциклопедичен речник на Брокхаус и Ефрон: В 86 тома (82 тома и 4 допълнителни). - Санкт Петербург. , 1890-1907.
Фондация Уикимедия. 2010 г.
Вижте какво е „шокова вълна“ в други речници:
- (компресионен удар), тънка преходна област, разпространяваща се със свръхзвукова скорост, в която настъпва рязко увеличение на плътността, налягането и скоростта. У.В. възникват при експлозии, детонации, при свръхзвукови движения на тела, при... ... Физическа енциклопедия
ударна вълна- Преходна област, разпространяваща се със свръхзвукова скорост в газ, течност или твърдо вещество, в която има рязко увеличение на плътността, налягането и скоростта на средата [GOST 26883 86] [GOST R 22.0.08 96] ударна вълна Ударна вълна , ... ... Наръчник за технически преводач
Тънка преходна област, разпространяваща се със свръхзвукова скорост, в която настъпва рязко увеличаване на плътността, налягането и температурата на веществото. Най-типичните случаи включват ударни вълни, възникващи от експлозии, полет... ... Голям енциклопедичен речник
УДАРНА ВЪЛНА- процесът на разпространение на ударна вълна в среда (в почва, въздух или вода) със скорост, превишаваща скоростта на звука в същата среда. Повърхността, разделяща компресираната среда от ненарушената среда, K st. Ударна вълна Разпространение на звукови вълни и... ... Голяма политехническа енциклопедия
Тънка преходна област, разпространяваща се със свръхзвукова скорост в свиваема среда, в която има рязко увеличение на налягането p, плътността (ρ), ентропията, скоростта на средата и други газодинамични променливи. В механиката на непрекъснатите среди това... ... Енциклопедия на техниката
Вижте Взривна вълна. Планинска енциклопедия. М.: Съветска енциклопедия. Под редакцията на Е. А. Козловски. 1984 1991 … Геоложка енциклопедия
УДАРНА ВЪЛНА- тънка преходна област, разпространяваща се със свръхзвукова скорост, в която настъпва рязко увеличаване на плътността, налягането и температурата на веществото. У.В. възниква по време на експлозии (виж Взривна вълна), полет на тела със свръхзвукова скорост, в ... Руска енциклопедияпо охрана на труда
УДАРНА ВЪЛНА, в течни среди (течности или газове), област, която се движи бързо в средата, характеризираща се с рязка разлика в налягането и плътността. Ударни вълни възникват, когато обекти се движат със свръхзвукова скорост. защото..... Научно-технически енциклопедичен речник
Област, разпространяваща се със свръхзвукова скорост в газ, течност или твърдо вещество, в която има рязко увеличение на плътността, налягането и скоростта на средата. U.v. в случай на експлозия може да зарази хора и животни, да разруши конструкции,... ... Речник на извънредните ситуации
Структура на ударна вълна
Широчината на ударните вълни с висок интензитет е от порядъка на средния свободен пробег на газовите молекули (по-точно, ~10 средни свободни пробега и не може да бъде по-малък от 2 средни свободни пробега; този резултат е получен от Чапман в началото на 1950 г. ). Тъй като в макроскопичната газова динамика трябва да се вземе предвид средният свободен път равно на нула, чисто газодинамичните методи са неподходящи за изследване на вътрешната структура на ударни вълни с висок интензитет.
Кинетичната теория се използва за теоретично изследване на микроскопичната структура на ударните вълни. Проблемът за структурата на ударната вълна не се решава аналитично, а се използват редица опростени модели. Един такъв модел е моделът на Там-Мота-Смит.
Скорост на разпространение на ударната вълна
Скоростта на разпространение на ударна вълна в среда надвишава скоростта на звука в тази среда. Колкото по-висок е интензитетът на ударната вълна (отношението на наляганията пред и зад фронта на вълната), толкова по-голям е излишъкът: (p ударна вълна - p sp.medium)/p p sp.medium.
Например, близо до центъра на ядрен взрив скоростта на разпространение на ударната вълна е многократно по-висока от скоростта на звука. Тъй като ударната вълна се отдалечава и отслабва, нейната скорост бързо намалява и на голямо разстояние ударната вълна се изражда в звукова (акустична) вълна, а скоростта на нейното разпространение се доближава до скоростта на звука в околната среда. Ударна вълна във въздуха при ядрен взрив с мощност 20 килотона изминава следните разстояния: 1000 m за 1,4 s, 2000 m - 4 s, 3000 m - 7 s, 5000 m - 12 s. Следователно, човек, който види проблясък на експлозия, има известно време да се скрие (гънки в терена, канавки и т.н.) и по този начин да намали вредните ефекти на ударната вълна (освен ако, разбира се, човекът не ослепее от светкавицата ).
Ударните вълни в твърди тела (например, причинени от ядрена или конвенционална експлозия в скала, удар на метеорит или кумулативна струя) при същите скорости имат значително по-високи налягания и температури. Твърдото вещество зад фронта на ударната вълна се държи като идеална компресируема течност, т.е. в него няма междумолекулни и междуатомни връзки и силата на веществото не оказва никакво влияние върху вълната. В случай на наземна и подземна ядрена експлозия, ударната вълна в земята не може да се счита за увреждащ фактор, тъй като тя бързо изчезва; радиусът на разпространението му е малък и ще бъде изцяло в рамките на размера на кратера на експлозията, вътре в който вече е постигнато пълно унищожаване на устойчиви подземни цели.
Детонация
Детонация- това е режим на горене, при който ударна вълна се разпространява през вещество, инициирайки химически реакции на горене, които от своя страна поддържат движението на ударната вълна поради топлината, отделена при екзотермични реакции. Комплекс, състоящ се от ударна вълна и екзотермична зона химична реакциязад него, се разпространява през веществото със свръхзвукова скорост и се нарича детонационна вълна. Фронтът на детонационната вълна е повърхността на хидродинамично нормално прекъсване.
Скоростта на разпространение на фронта на детонационната вълна спрямо първоначалното неподвижно вещество се нарича скорост на детонация. Скоростта на детонация зависи само от състава и състоянието на детониращото вещество и може да достигне няколко километра в секунда както в газове, така и в кондензирани системи (течни или твърди експлозиви). Скоростта на детонация значително надвишава скоростта на бавно горене, която винаги е значително по-малка от скоростта на звука в веществото и не надвишава десетки сантиметри в секунда или няколко метра в секунда (при изгаряне на водородно-кислородни смеси).
Много вещества са способни както на бавно изгаряне, така и на детонация. При такива вещества, за да се разпространи детонация, тя трябва да бъде инициирана от външно въздействие (механично или термично). При определени условия бавното горене може спонтанно да премине в детонация.
Детонацията, като физическо и химическо явление, не трябва да се идентифицира с експлозия.
Експлозията е процес, при който за кратко време ограничено количество от голям бройобразуват се енергийни и газообразни експлозивни продукти, които могат да извършат значителна механична работа или да причинят разрушение на мястото на експлозията. Експлозия може да възникне и при възпламеняване и бързо изгаряне на газови смеси или експлозиви в затворено пространство, въпреки че не се генерира детонационна вълна. По този начин бързото (експлозивно) изгаряне на барут в цевта на артилерийско оръдие по време на процеса на стрелба не е детонация. Детонация, която се появява в двигателите вътрешно горенепо време на експлозивно изгаряне на гориво, наричано още детонация.
Ударна вълна. Източници на образуване на ударна вълна.
Ударна вълнае област на компресия на средата, която под формата на сферичен слой се разпространява със свръхзвукова скорост във всички посоки от източника на нейното образуване. В зависимост от средата, в която се разпространява ударната вълна (във въздух, вода или почва), тя се нарича съответно въздушна ударна вълна, ударна вълна във вода или сеизмична взривна вълна в почва.
Има ударни вълни от естествен и антропогенен произход. ДА СЕ естественовълните включват ударни вълни, причинени от вулканични изригвания, земетресения, урагани, торнадо, падане на метеорит и др. ДА СЕ антропогененвключват ударни вълни, които възникват в резултат на експлозии на ядрени устройства, химически експлозии, експлозии в ядрени енергийни съоръжения, експлозии в нефтопреработвателна и нефтохимическа промишленост, експлозии на вещества по време на транспортирането им в транспорта, експлозии на газово-въздушни смеси или смеси от запалими течности и газове с въздух. В момента ефектът от ударна вълна по време на експлозия на ядрени устройства е широко проучен. В този случай се разкриват всички аспекти на увреждащото действие на ударната вълна и се наблюдават всички нейни основни параметри.
Ударната вълна е основният увреждащ фактор при експлозии на ядрени устройства (ядрени експлозии). Повечето от разрушенията и щетите на сгради и конструкции, оборудване на промишлени съоръжения, както и нараняванията на хора, като правило, се причиняват от действието на ударна вълна.
Наред с ударните вълни има и други увреждащи фактори при експлозията на ядрени устройства светлинна радиация, проникваща радиация, радиоактивно замърсяване, електромагнитен импулс. Разпределението на енергията между увреждащите фактори зависи от вида на експлозията и условията, при които възниква. При наземна и въздушна експлозиядо 50% се изразходват за образуване на свръхналягане на ударната вълна, около 30% за светлинно лъчение, до 15% за радиоактивно замърсяване и около 5% за проникваща радиация.
Естеството на разпространението на ударната вълна във въздуха, водата и почвата. Основни параметри на ударната вълна.
Въздушна ударна вълна се образува поради огромната енергия, която се отделя в зоната на ядрената реакция, където температурата достига 10 000C, а налягането достига 10 5 -10 6 Pa.
Горещите пари и газове се разширяват, като по този начин предизвикват остър удар върху околните слоеве въздух, което води до компресиране на тези въздушни слоеве до високо налягане и висока плътност, както и до нагряване до високи температури. Компресията и движението на въздуха възниква от един слой в друг във всички посоки от мястото на експлозията, като по този начин се образува ударна вълна. Разширяването на горещи газове действа на къси разстояния от центъра на експлозията. На по-големи разстояния действа (предимно) въздушната ударна вълна. В близост до центъра на експлозията скоростта на ударната вълна значително надвишава скоростта на звуковите вълни. С увеличаване на разстоянието от центъра на експлозията скоростта на ударната вълна бързо намалява и ефектът на самата ударна вълна бързо отслабва. На големи разстояния обикновено се превръща в звукова вълна. Въздушната ударна вълна при експлозии със средна мощност изминава приблизително 1000 m за 1,4 s, 2000 m за 4 s, 3000 m за 7 s и 5000 m за 12 s.
|
Графиката показва модела на промените в налягането във времето във всяка фиксирана точка в пространството. С пристигането в? В точката на фронта на ударната вълна налягането на въздуха се увеличава рязко, плътността на въздуха, температурата и скоростта на външната среда също рязко се увеличават. След като фронтът на ударната вълна премине през дадена точка от пространството, налягането в него постепенно намалява и след определен период от време става равно на атмосферното налягане Р 0 . Полученият слой сгъстен въздух е фаза на компресия(τ+ ), през този период от време ударната вълна има най-голям разрушителен ефект. Когато се отдалечите от центъра на експлозията, налягането във фронта на ударната вълна намалява и дебелината на компресионния слой се увеличава с времето. |
Последното възниква поради привличането на нови въздушни маси. Освен това налягането става по-ниско от атмосферното, въздухът започва да се движи в посока, обратна на разпространението на ударната вълна, тоест към центъра на експлозията. Тази зона на ниско налягане се нарича фаза на разреждане ( τ- ). IN фаза на разрежданеударната вълна произвежда много по-малко разрушаване, отколкото във фазата на компресия, тъй като максималното отрицателно налягане -ΔРзначително по-малко от максималното свръхналягане във фронта на ударната вълна. След края на периода на действие на фазата на разрушаване, когато налягането достигне атмосферното налягане, движението на въздушните фази и следователно разрушителното действие на ударната вълна спира. Непосредствено зад фронта на ударната вълна въздушните маси се движат в зоната на компресия.
Поради спирането на тези въздушни маси при среща с препятствие възниква високоскоростно налягане. Основните параметри на ударната вълна, които определят нейното увреждащо действие, са
свръхналягане отпред ΔР Е ,
скоростна глава ΔР ск ,
време на действие T uv .
Свръхналяганевъв фронта на ударната вълна това е разликата между максималното налягане на фронта на ударната вълна и нормалното атмосферно налягане пред фронта.
ΔР Е =P Е -Р 0
Мерната единица за свръхналягане в системата Si е Pa. Стойността на свръхналягането във всяка точка зависи от разстоянието до центъра на експлозията, силата и вида на експлозията.
Скоростна глава- това са динамични натоварвания, създавани от въздушния поток във фронта на ударната вълна. Подобно на свръхналягането, то се измерва в Pa. Скоростното налягане зависи от плътността на въздуха, скоростта на движение на въздушните маси и е свързано с излишното налягане. Разрушителният ефект на високоскоростния натиск засяга зоните с излишно налягане > 50 kPa.
Времето на действие на ударната вълна е времето на действие на свръхналягането. Зависи главно от свръхналягането и скоростта на въздуха.
взривна вълна движение на околната среда, генерирано от експлозията. Под въздействието на високото налягане на газовете, образувани по време на експлозията, първоначално ненарушената среда изпитва рязко компресиране и придобива висока скорост. Състоянието на движение се предава от един слой на средата на друг, така че площта, покрита от атмосферата, бързо се разширява. В предната част на разширяващата се област средата скача от първоначалното невъзмутимо състояние към състояние на движение с по-високо налягане, плътност и температура. Рязка промяна в състоянието на средата - Ударна вълна -
се разпространява със свръхзвукова скорост. В. в. характеризира се с промени в налягането, плътността и скоростта на средата във времето в различни точки на пространството или разпределението на тези количества в пространството във фиксирани моменти от времето. Един от важните параметри, които определят механичното действие на вълната, е максималното налягане, създадено от вълната. При експлозии в газообразни и течни среди максималното налягане се постига в момента на свиване на средата в ударната вълна. д-р важен параметър е времевият интервал на действие на IV. Когато се отдалечите от мястото на експлозията, максималното налягане намалява и продължителността на действие се увеличава ( ориз. 1
). С разпространението на V. век. в твърди среди ударният фронт изчезва относително бързо и V. v. се превръща в поредица от последователни бързо затихващи трептения, разпространяващи се със скоростта на еластичните вълни. В. в. имат свойството на подобие. В съответствие с това свойство, по време на експлозии на заряди на химически експлозив със същата форма, но различни маси, разстоянията, на които е максималното налягане във въздуха. има същото значение, те са свързани помежду си като кубични корени от масите на зарядите. В същото отношение се променя времевият интервал на действие на В. Например, ако увеличите дадените разстояния и времеви интервали ориз. 1
, 10 пъти, след това такива В.в. вече няма да съответства на експлозия 1 килограма,а 1 Tтринитротолуол (TNT). В. в. има тенденция бързо да губи характеристики поради естеството на експлозията, така че последващото му движение се определя главно само от количеството енергия, прехвърлено към околната среда. Благодарение на това обстоятелство експлозивите, генерирани в една и съща среда чрез експлозии от различен тип, се оказват сходни по основните си характеристики, което прави възможно въвеждането на така наречения TNT еквивалент за характеризиране на експлозии. Разпространение V. век. изразходва значителна част от своята механична енергия за нагряване на околната среда в близост до източника на експлозията. Например на разстояние 10 кмвъздушен V.V., генериран от експлозия 1000 Tхимически експлозив съдържа приблизително 10% от първоначалната енергия на експлозията, а при ядрена експлозия със същата енергия - наполовина по-малко (поради по-големи загуби поради нагряване на въздуха). Максималното увеличение на налягането във вълната за посочените стойности на разстоянието и енергията на експлозията се измерва в стотици n/m 2 (хилядни kgf/cm 2). На големи разстояния V. v. е звукова вълна (или еластична вълна в твърда среда). Звукови вълни в атмосферата (или еластични вълни в земната кора), генерирани от експлозии с достатъчно висока енергия, могат да бъдат записани от специални инструменти (микробарографи, сеизмографи и др.) на много големи разстояния. Например при експлозии с енергия от порядъка на 10 13 й(няколко хиляди Tтринитротолуен) вълните се записват на разстояния от няколко хиляди км,и при енергии на експлозия Взривна вълна 10 16 й(няколко милиона) T) - почти навсякъде по света. На такива големи разстояния V. v. е дълга поредица от колебания на атмосферното налягане (или вибрации на почвата - при подземни експлозии) с много ниска честота ( ориз. 2
). Лит.:Изчисляване на точкова експлозия с отчитане на обратното налягане, М., 1957; Седов Л.И., Методи на подобие и размерност в механиката, 4 изд., М., 1957; Ляхов Г. М., Покровски Г. И., Експлозивни вълни в почвите, М., 1962; Губкин К. Е., Разпространение на взривни вълни, в: Механика в СССР за 50 години, т. 2, М., 1970 г. К. Е. Губкин. Промяна на налягането във времето във въздушна взривна вълна на разстояния 1 м, 2,7 ми 11 мот центъра на експлозията на сферичен заряд тринитротолуен с маса 1 килограма. Записване на колебанията на атмосферното налягане във въздушна вълна на разстояние 11 500 km от мястото на експлозия с енергия 1016 J. Вълната изминава това разстояние за около 10 часа.
Голям Съветска енциклопедия. - М.: Съветска енциклопедия. 1969-1978 .
Вижте какво е „взривна вълна“ в други речници:
Движението на средата, генерирано от експлозията. Под въздействието на високото налягане на газовете, образувани по време на експлозията, околната среда около източника на експлозия изпитва компресия и придобива висока скорост. Движението се прехвърля от един слой на друг, така че зоната... Физическа енциклопедия
Съвременна енциклопедия
взривна вълна- ЕКСПЛОЗИВНА ВЪЛНА, движение на средата в резултат на експлозия. Рязка промяна в състоянието на материята във фронта на взривна вълна се разпространява със свръхзвукова скорост (виж Ударна вълна). Повърхността на фронта на взривната вълна е непрекъснато... ... Илюстрован енциклопедичен речник
- (a. взривна вълна, взривен въздух, експлозивна вълна; n. Explosionswelle; f. onde explosive; i. onda explosiva) процес на краткотрайно нарушаване на равновесното състояние на среда (газообразна, течна или твърда), разпространяваща се от експлозив..... Геоложка енциклопедия
Ударната вълна, генерирана от експлозия. Фронтът на взривната вълна се движи от центъра на експлозията със скорост, превишаваща скоростта на звука, докато повърхността на фронта на взривната вълна монотонно се увеличава, а нейната скорост и интензитет намаляват... Голям енциклопедичен речник
Движението на среда, генерирано от експлозия, по време на което има рязко увеличаване на нейната плътност, налягане и температура. Ударната вълна, която възниква внезапно в състоянието на средата, се разпространява със свръхзвукова скорост. На големи разстояния... ... Морски речник
взривна вълна- област на силно компресиране на среда (газообразна, течна или твърда), генерирана от експлозия, бързо разпространяваща се във всички посоки от мястото на експлозията. Импулсът от един слой към друг се предава поради ударна компресия, причинявайки ударна вълна в средата... Руска енциклопедия по охрана на труда
ЕКСПЛОЗИВНА ВЪЛНА- (ударна вълна) еластична деформация на средата, в която е възникнал ударът (виж) е област на силно компресиране на средата (въздух, вода, земя), разпространяваща се от мястото на експлозията със свръхзвукова скорост. Образува се в резултат на разширяване... ... Голяма политехническа енциклопедия
Област на среда, компресирана от продукти на експлозия, разпространяваща се от мястото на експлозия със свръхзвукова скорост. На външната граница на тази област, която представлява фронта на ударната вълна, средата рязко преминава в състояние на движение с по-високи... ... Речник на извънредните ситуации
взривна вълна- - Теми нефтена и газова индустрия EN детонационна вълна експлозия вълна взривна вълна ... Наръчник за технически преводач
Ударната вълна, генерирана от експлозия. Фронтът на взривната вълна се движи от центъра на експлозията със скорост, надвишаваща скоростта на звука, докато повърхността на фронта на взривната вълна монотонно се увеличава, а нейната скорост и интензитет намаляват. *… … енциклопедичен речник
Книги
- Криминални войни на РУОП, П. Дашкова, А. Молчанов, С. Устинов, Б. Руденко, А. Волос, А. Сергеев, Кой е най-сериозният противник на РУОП? Как се развиват операциите по проникване в организирани престъпни групи? Каква е спецификата на работата за истинските мъже? Кои са маскираните бойци?... Категория: Домашен мъжки детективИздател:
УДАРНА ВЪЛНА- повърхност, движеща се през вещество, което нарушава непрекъснатостта на скоростта на потока, налягането и други величини. У.В. възникват при експлозии, детонации и свръхзвукови движения на тела (вж. Свръхзвуков поток), с мощен електрически рангове и др. Напр. приВъздушна експлозия на експлозиви (BB) произвежда силно нагрети продукти под високо налягане. Продуктите от експлозията се разширяват под въздействието на налягането, привеждайки се в движение и компресирайки първо най-близките, а след това все по-отдалечени слоеве въздух. Повърхността, която разделя сгъстения въздух от ненарушения въздух, представлява въздушното налягане.
Най-простият пример за появата и разпространението на въглеводороди е компресирането на газ в тръба от бутало. Ако първоначално в покой бутало незабавно се задвижи от стойката. скорост И, тогава веднага пред него се появява UV. Скоростта на разпространението му дв ненарушен газ е постоянно или по-голямо И. Следователно разстоянието между буталото и U.V. пропорцията се увеличава. време на движение. Скорост на газа за U.V. съвпада със скоростта на буталото (фиг. 1). Ако буталото се ускори до скорост Ипостепенно, след това U. v. не се образува веднага. Първо се появява вълна на компресия с непрекъснато разпределение на плътност и налягане. С течение на времето стръмността на вълната на компресия се увеличава, тъй като смущенията от ускореното бутало я настигат и я засилват, което в крайна сметка води до прекъсване на непрекъснатостта на цялата хидродинамика. величини и до образуването на вода. (см. основна динамика).
Ориз. 1. Разпределения на плътността r в последователни моменти във времето T = 0, T 1 , T 2 в ударна вълна, вълнуващозадвижван от бутало, движещо се с константа скорост и
(д- скорост на ударната вълна; D>u)
.
Различават се директни водни вълни, в които веществото се влива нормално спрямо повърхността, и коси водни вълни. Последните възникват например при свръхзвуково движение на тела - ракети, изстреляни в космоса. устройства, снаряди и др., когато UV се движи пред тялото. Геометрията на U.V. зависи от формата на тялото и други параметри. Следователно в координатна система, където U. v. е в покой, газът се влива във всеки елемент от повърхността му под свой собствен ъгъл. Ако този ъгъл не е прав, тогава повърхностният елемент е наклонен ъгъл. На наклонената U.V. нормалната компонента на скоростта на веществото претърпява прекъсване, но тангенциалната компонента е непрекъсната. Следователно, на наклонената U. v. линиите на потока се пречупват (за наклонени вълнови форми, вижте Тюлен скок).Чрез преминаване към нова координатна система, движеща се успоредно на повърхността на прекъсване, наклонен UV. винаги може да се сведе до права линия. Следователно директните контролни сигнали са от първостепенно значение и по-нататъшното обсъждане ще бъде само за тях.
Закони за ударна компресия. Състояния на материята от двете страни на уравнението: налягане Р, плътност r, скорост на потока спрямо водата. u и ud. вътрешни енергия дсвързани т.нар Re n k i n - H u g o n o r e l a ci o n :
които изразяват законите за запазване на масата, импулса и енергията. Индекси 1 и 2 се отнасят съответно за количествата пред V. и зад нея. В допълнение, стойностите на E, Ри са свързани уравнение на състоянието. Скорост на разпространение в ненарушена материя е равна на T. o. за дадени параметри на материята пред вълната Р 1 и шест количества: свързани с пет нива, т.е. U. v. за дадено Р 1 и r 1 се характеризират само с един независим параметър, например. дили Р 2, чрез които могат да се изразят всички останали величини.
Интензитет на UV. обикновено се характеризира с скок на относително налягане или Число на МахКъдето а 1 - в веществото преди UV. За U. v. нисък и висок интензитет съответно Ако
От системата (1) получаваме следните изрази за и за скоростта на потока Ипо отношение на веществото преди U. v. (скорост на газа в лабораторната координатна система на фиг. 1):
(където специфичен обем), както и съотношението
Ориз. 8. Разпределения относителна плътностйони n = N/N 0 , степен на йонизация a, безразмерен електронйони и йонни температури q e = kT e /MA D 2, q i =kT i /M A D 2
(М А- атомна маса) в ударна вълна във въздуха при д = 58
km/s; плътността на атомите пред ударната вълна е r 1 =3,5. 10 15
cm -3.
Измерване на UV яркост ви позволява да прецените температурата T 2. При Т 2Нагретият до 10 000 K слой въздух частично екранира видимото лъчение на газа, идващо от UV, което би се разпространявало в студен въздух без практически никакво поглъщане. Ефектът на скрининга предотвратява записването на много високи стойности T 2. Във въздух с нормална плътност яркостта temp-pa никога не надвишава 50 000 K, независимо колко висока е temp-pa T 2 .
Експериментални (главно при експерименти с ударни тръби) и теоретични. изследвания на UV радиация имат голяма практичност значение във връзка с проблемите на защитата на свръхзвукови самолети от радиация. прегряване, създавайки мощни импулсни електромагнитни източници. радиация и др.
Магнитохидродинамичен U. in. разпространение в електропроводим (йонизиран) газ в присъствието на външни маг. полета. Тяхната теория се основава на уравненията магнитна хидродинамика. Съотношения от тип (1) с отчитане на магнитното поле. сили се допълват от условия, до-Крим са предмет на електричество. и маг. полета на границата на две медии. Магн. се появяват ефекти толкова по-силен, толкова по-високо е съотношението на маг. налягане H2/ 8p към налягането на газа, където з- магнитно напрежение полета. Благодарение на добавката. параметри и променливи, характеризиращи големината и посоката на магнитното поле. полета от двете страни на празнината, магнитохидродинамични. У.В. се различават в голямо разнообразие от свойства в сравнение с конвенционалната вода.
Безсблъсък U. in. В изключително разредена плазма (лабораторна, космическа), където частиците практически не се сблъскват една с друга, също са възможни ударни вълни. В същото време ширината на U. in. се оказва много по-малко от дължините на пътя на частиците. Механизмът на разсейване, водещ до трансформация на част от кинет. Преобразуването на енергията на насоченото движение на невъзмутен газ (в координатна система, движеща се с ударната вълна) в енергията на топлинното движение е свързано с колективни взаимодействия в плазмата и възбуждане на плазмени трептения. При наличие на магнит. полета в ударни вълни без сблъсъкЕфектите от йонното усукване и електрическата индукция също са значителни. полета по време на магнитно изместване. полета чрез движеща се плазма. Скалата на ширината на вълните без сблъсък. е количеството с/ w Р, Където с- скорост на светлината, w стр
= =(4
стр д 2 домашен любимец) 1/2 - плазмена честота.
У.В. в газови суспензии. При разпространението на U. v. за газ с ниска обемна концентрация на прах в управляващия блок се ускорява, компресира и нагрява само газовият компонент, тъй като е макроскопичен. Праховите частици много рядко се сблъскват помежду си и при взаимодействие с газ тяхната скорост и температура се променят сравнително бавно и извън контролната система в релаксация. зона има постепенно изравняване на скоростите на потока и температурните компоненти. В този случай относителната масова концентрация на прах преминава през максимум, тъй като в контролната зона е намалена и средно в целия обем трябва да бъде същата като преди контролния етап. Прахът често е запалим (във въглищни мини, мелници, асансьори и др.). Изследване на условията на запалване на прах в U.V. с възможния преход от горене към детонация е един от важните научни и приложни проблеми.
У.В. в кондензирана среда. В кондензирана материя (твърди вещества и течности) във въглеводороди, получени в лаборатория. условия е постижим изключително широк диапазон на налягане. По време на детонацията на кондензирани ВВ те възникват и след това преминават в тестваното вещество в контакт с ВВ - твърдо или течно - U.V. с натиск до няколко. стотици kbar. С помощта на кумулативни заряди се постигат налягания от порядъка на мегабара. За да получите U.V. използват се и специални с много висок интензитет. газови и други оръдия, които ускоряват снарядните плочи, които след това удрят препятствие, направено от изследваното вещество. Благодарение на разработените през 1940-50г. методи за получаване и диагностика на U. v. са се превърнали в мощно и в много отношения незаменимо средство за експериментиране. физико-химични изследвания и други свойства на веществата при екстремни условия. Особено широко U. v. се използват за определяне на уравненията на състоянието на твърди вещества и течности при високи налягания и температури, които не са постижими статично. експерименти. След измерване на две скорости - дИ И, може да се изчисли стр 2 и u 2
по име
които следват от (2), и след това намерете д 2 от (3). (Скорост Исе измерва ел-магнит. метод или т.нар по метода на счупване - чрез измерване на скоростта на счупващата плоча, образувана при освобождаването на ударната вълна. върху свободната повърхност на пробата за изпитване.) След извършване на измервания и изчисления при разлагане. интензитетите на UV, те намират зависимост стр. 2И д 2 от вас 2
на UA. Понякога вместо или в допълнение към скоростта Иизмерване на налягане (с пиезоелектричен сензор), плътност (рентгеново) или температура (в прозрачни вещества). (Когато се прилагат към кондензирана среда, такива измервания са по-малко универсални и обикновено технически по-сложни.) В табл. 2 показва данни за UA на олово:
, 
.
Таблица 2.
*Т стойности 2 изчислено на държавно ниво.
VA на течности и (до сравнително малки отклонения, свързани с промяна в естеството на деформация при преминаване през границата на еластичност) на твърди вещества при ниски степени на компресия, 
, се различават малко от изентропата и обикновено са добре апроксимирани от f-loy
Където АИ н-параметри, определени по време на апроксимацията. Например за вода А 3000 atm, н 7-8, за метали н 4, за стойности на желязо, мед и дуралуминий Асъответно равни на 500, 250 и 200 kbar. По-информативни данни за уравненията на състоянието се получават в случаите, когато за едно и също вещество е възможно да се измери не едно, а две или няколко. UA. За да направите това, трябва да промените началните параметри. състояние на материята. Това се постига: а) чрез отразяване на ефирните вълни. от твърда преграда. Отразена UV разпространява се през материя, компресирана и нагрята в падаща вода; б) със специални средства. приготвяне на вещество в силно поресто състояние. Например, естественото поресто състояние на водата или леда е рохкав сняг. С компресия на ударна вълна до същия ритъм. Обемът на порестото вещество винаги се нагрява повече и налягането в него обикновено е по-голямо. Тъй като нивото на състоянието определя връзката между e, стрИ Vна повърхността п, V, и не само за отдела. линии, толкова емпирично. по този начин е невъзможно да се получи държавно ниво. Но е възможно да се намерят или значително да се прецизират параметрите на аналитичното уравнение на състоянието, получено чрез друг приблизителен метод.Това е особено важно, тъй като теорията на уравненията на състоянието на кондензираната среда се основава на много приблизителни модели и нейната способност да прогнозира количествено са ограничени.По този полуемпиричен начин е установено нивото на състоянието на MH елементи и съединения - метали, сплави, минерали, скали, полимери, вода и други течности.Данни за нивото на състояние на елементи, минерали и скали, получени при експерименти с въглеводороди, са намерили широко приложение в науката за Земята и други планети слънчева системаи ни позволи да преминем към вътрешно изучаване структурата на планетите и техните спътници на качествено ново ниво.
Ширина на SU в U. in. висок интензитет в кондензатора. среди е приблизително 1000 пъти по-малко, отколкото в газове с нормална плътност. Зоната kole-baht се свива също толкова драматично. релаксация в молекулярни течности и кристали при една и съща температура T 2. Топенето става толкова бързо, че в структурата на U. v. Много рядко е възможно да се наблюдава твърдо тяло в метастабилно, прегрято състояние. Скоростта на полиморфните трансформации варира в изключително широки граници в зависимост от механизма на кристално пренареждане. решетка и от интензитета на UV. Ако новата кристална модификация може да се получи чрез подредено малко изместване на атоми поради обемна и срязваща деформация на оригиналната решетка (т.нар. механизъм от мартензитен тип), след което след известна свръхкомпресия (спрямо термодинамичната фазова граница) трансформацията настъпва много бързо - в времена от порядъка на 10 -8 s или по-малко. Необходимата степен на свръхкомпресия зависи от броя и разпределението на дефектите в първоначалната решетка (първоначални и тези, възникващи при компресията на ударна вълна) и от концентрацията на новата фаза. Следователно диапазонът на налягане, в който двете кристални частици съществуват едновременно. промяната обикновено е голяма в сравнение с термодинамичното равновесие. Бързо пренареждане на решетката се наблюдава например в железни и калиеви халогениди. Ако да се изгради нова кристална. решетка изисква сложни пренареждания на атоми, извършвани чрез термична дифузия с преодоляване на огромни активации. бариери от няколко eV до десетки eV, нов кристален. модификацията или изобщо не се образува (до такива интензитети на ударни вълни, при които областта на неговата термодинамична стабилност завършва и се образува друга кристална фаза с по-високо налягане или веществото се топи), или образуването на нова кристална фаза. модификацията възниква чрез термична дифузия в местата на силно нехомогенно нагряване на оригиналната решетка по време на пластичност. поток (т.нар. механизъм на хетерогенен фазов преход). В този случай останалата маса на веществото е в метастабилно състояние. Например, с разпространението на U. v. в кварцита не се наблюдава образуването на по-плътна фаза с високо налягане - коесит, а преходът към още по-плътна модификация - стишовит (или стишовитоподобна аморфна фаза) продължава до налягания от ~400-450 kbar, докато в термодинамика. при равновесни условия образуването на стишовит във вода. ще започне и завърши в сравнително тесен диапазон на налягането в близост до точка с налягане от ~ 100 kbar. Кварцитът, който не е претърпял фазова трансформация, губи стабилност и аморфизира при налягане 230-300 kbar.
Създаден през U. век. кристален а аморфните структури често остават за неопределено време в метастабилни състояния след отстраняване на налягането. Оригиналното вещество може да бъде и в метастабилно състояние. Такова разнообразие от възможности се използва за получаване през U. век. известни и нови модификации на вещества с дадени, често уникални физикохим. и механични свойства, напр. техн. диамант и високотвърда модификация на борен нитрид - боразон. Уникалните свойства на метастабилните вещества, получени във въглеводороди, се дължат на факта, че влиянието на въглеводородите за кондензатор веществото не е еквивалентно на бавно компресиране и нагряване. Важна е кинетиката на процесите във водата. и при последващо разтоварване.
У.В. използвани в наукоемки технологии. процеси на закаляване на инженерни части, рязане и заваряване на метали, пресоване на прахове и др.
Лит.: 1) Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., Хидродинамика, 4 изд., М., 1988 г.; 2) Зелдович Я. Б., Райзер Ю. П., Физика на ударните вълни и високотемпературните хидродинамични явления, 2-ро издание, М., 1966; 3) Кузнецов Н. М., Термодинамични функции и ударни адиабати на въздуха при високи температури, М., 1965 г.; 4) Ступоченко Е.В., Лосев С.А., Осипов А.И., Релаксационни процеси в ударни вълни, М., 1965 г.; 5) Бе-ликовичА. Л., Либерман М. А., Физика на ударните вълни в газове и плазма, М., 1987; 6) Арцимович Л.А., Сагдеев Р. 3., Физика на плазмата за физици, М, 1979 г.; 7) Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., Електродинамика на непрекъснати среди, 2-ро издание, М., 1982 г.; 8) Кузнецов Н. М., Устойчивост на ударни вълни, UFN, 1989, том 159, v. 3, стр. 493; 9) Altshuler L.V., Приложение на ударните вълни във физиката на високото налягане, UFN, 1965, т. 85, к. 2, стр. 197; 10) Динамични изследвания твърди веществапри високи налягания, сб., транс. от англ., М., 1965; 11) Аврорин Е. Х. [и др.], Мощни ударни вълни и екстремни състояния на материята, UFN, 1993, т. 163, № 5, стр. 1.
Х. М. Кузнецов, Ю. П. Райзер.
