АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Возникновение ударной волны

Читайте также:
  1. II съезд РСДРП. Принятие программы и устава. Возникновение большевизма.
  2. XVIII в. Возникновение мануфактур.
  3. А) возникновение и основные черты
  4. Антропопсихогенез – возникновение и развитие психики человека. Сознание как высшая форма психики
  5. Билет 7. Возникновение русского романтизма.
  6. Буддизм. Возникновение, особенности вероучения и культа.
  7. Ведийский период: возникновение индийской цивилизации (XVIII-VI вв. до н.э.)
  8. Ведущие западные информационные агентства: возникновение, становление, эволюция на протяжении XIX-начала XX вв.
  9. Взаимодействие традиций и возникновение нового знания
  10. Влияние религии на возникновение права и государства
  11. Возникновение буддизма
  12. Возникновение буддизма

Сплошная среда – твердая, жидкая или газообразная способна передавать колебательное движение в виде звуковых волн. Всякое неравномерное, а значит и колебательное движение происходит под воздействием некоторых сил. В отсутствие сил тела бы двигались только равномерно и прямолинейно. Колебания среды вызываются силами упругости в ней.

Если сжать некоторый объем воздуха V0 и затем дать ему возможность расширяться, то этот объем расширится до конечного объема Vk > V0. Работа, затраченная на сжатие, перейдет в кинетическую энергию движения E. Эта энергия будет в свою очередь затрачена на сжатие окружающего слоя воздуха. Этот слой также будет расширяться и сжимать следующий слой. В результате по воздуху побежит звуковая волна, то есть будет наблюдаться периодическое изменение плотности ρ и давления р (рис. 3.12).

Отметим, что скорость звуковой волны намного больше, чем скорость движения самого газа. Звуковая волна будет распространяться со скоростью звука с = const до полного затухания за счет диссипативных процессов (рис. 3.13).

 

Рис. 3.12. Изменение давления и плотности в звуковой волне:

а – в заданной точке, б – в заданный момент времени

 

 

Рис. 3.13. Затухание звуковой волны

(р0, ρ0 – давление и плотность невозмущенного воздуха)

 

Для выяснения причины образование ударной волны рассмотрим одномерный случай – вдвигание поршня в цилиндр.

 

Рис. 3.14. Вдвигание поршня в цилиндр

 

При медленном движении поршня передняя граница сжатого воздуха побежит по несжатому газу со скоростью звука. В волне сжатия воздух адиабатически нагрет и движется со скоростью w в сторону движения поршня. В нагретом воздухе скорость звука больше, поэтому возмущение из волны сжатия нагонит ее передний фронт. Тем более, что скорость звука с складывается со скоростью газа w. Следовательно, фронт сжатия «узнает» о том, что поршень движется ускоренно, сжимая газ.

Рассмотрим профиль волны сжатия, то есть распределение давления по длине цилиндра (рис. 3.15). Допустим, что на профиль р(х) накладывается небольшой выступ давления А (рис. 3.15, а). Этот выступ не будет оставаться на месте и как всякое сжатие газа, будет двигаться со скоростью звука. Отметим, что любую точку профиля р(х), например, точку В (рис. 3.15, б) можно рассматривать как небольшой выступ давления.



Таким образом, каждое сжатие газа распространяется по нему с местной скоростью звука, причем большее возмущение давления Δр1 будет догонять меньшее возмущение Δр2. Но при этом возникает абсурдная ситуация, когда в одной и той же точке цилиндра С могут быть одновременно несколько значений давления – два значения (рис. 3.15, в) или даже три значения (рис. 3.15, г). Но такая ситуация физически невозможна. Рассмотрим механизм, с помощью которого природа преодолевает это противоречие.

 

 

 

Рис. 3.15. Схема развития детонации

 

Прежде чем возникнет физически невозможное «перехлестывание», в некоторой точке профиля должен образоваться очень маленький вертикальный участок (рис. 3.16). В зависимости от закона движения поршня этот участок может образоваться как в передней точке волны сжатия (рис. 3.16, а), так и в промежуточной (рис. 3.16, б). Давление с левой стороны будет повышаться за счет сжатия поршня. Но как бы оно не повышалось, вертикаль аб (рис. 3.16,) не наклонится вправо, иначе будет наблюдаться неправдоподобная ситуация. Следовательно, единственный выход состоит в образовании разрыва (скачка) давления.

 

Рис. 3.16. Схема образования ударной волны

 

Таким образом, в волне сжатия неминуемо должен наступить такой момент, когда движение не может больше оставаться непрерывным – в газе возникнет скачок аб (рис. 3.17). Такой скачок называется ударной волной. Скорость образующейся ударной волны на порядок больше скорости движения газа.

 

Рис. 3.17. Схема развития детонации в разные моменты времени

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 |


Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.006 сек.)