Там же было отмечено, что анализ структуры УВ в рамках уравнений Навье- Стокса, т. е. гидродинамики с учётом вязкости, а также с помощью уравнения Больцмана показал, что ширина УВ порядка нескольких длин свободного пробега. Однако по мере роста скорости потока, набегающего на препятствия, ситуация со структурой УВ начинает радикально изменяться. Возрастания температуры в УВ ведет сначала к возбуждению и диссоциации а затем и к ионизации газа и область УВ начинает светиться (при Т > 3000К). Уже сам факт свечения говорит о том, что область УВ должна расширяться и перестраиваться. До середины 1940-х годов сильные У В, возникающие при больших скоростях потоков, набегающих на препятствия, вызывали лишь научный интерес в связи с падением метеоритов, но теперь обстоятельства изменились. Атомные взрывы, движение космических аппаратов в атмосферах Земли, Венеры и Марса и ряд других ситуаций требуют детального знания свойств сильных УВ. Основы теории излучающих УВ в нашей стране были развиты Я. Б. Зельдовичем и Ю. П. Райзером [27], которые разработали аналитическую модель таких УВ. В частности, ими были введены два безразмерных параметра, характеризующие "реальную" и "видимую" силу УВ, а, точнее, роль излучения. Первый из них имеет вид Х=^^. F.8.1) Qh Здесь <7с-б — постоянная Стефана-Больцмана, Ts — температура за фронтом по адиабате Гюгонио, qh = (l/2)poDUg — плотность гидродинамического потока через фронт УВ, D — скорость УВ, Us — массовая скорость газа за фронтом, ро ~~ плотность покоящегося газа перед ним. Если \ ^ 1> то УВ были названы докрити- ческими, при % ^ 1 — критическими, а при % ^ 1 — сверхкритическими. 324 Гл. 6. Плазменные процессы с трансформацией частиц и излучением Однако спектральный состав излучения внутри УВ и снаружи ее, а тем более на расстоянии порядка одного или нескольких метров, существенно различаются (см.ниже). Поэтому вводится еще один безразмерный параметр Хо = -. F.8.2) Qh Здесь qo — плотность потока излучения, уходящего на "бесконечность", a qh — плотность потока излучения на фронте УВ. Параметр X = Xh~Xo характеризует долю излучения, поглощающегося перед фронтом и образующего так называемый прогреваемый слой. В настоящее время расчёт радиационных УВ проводится преимущественно чис- ленно ([144]). Здесь мы опишем первые численные модели сверхкритических УВ при больших скоростях набегающего потока, измеряемого десятками км/с (И. В. Немчинов с сотр., 1981, [148]). Для нас они интересны тем, что относительно просты и были выпол- нены "почти точно", т. е. с учётом ~ 4000 переходов между уровнями и достаточно корректным расчётом переноса излучения. Правда, расчёты проводились для ксенона, поскольку таким образом можно было избежать множества химических реакций и связанных с ними существенного увеличения переходов, которые надо было бы учитывать. Хотя УВ в ксеноне — достаточно экзотический объект, тем не менее, в сверхкритических режимах качественно процессы в ксеноне и воздухе похожи. В пользу этого говорит хотя бы тот факт, что тщательно рассчитанная в 80-х годах структура волны на ксеноне качественно близка к структуре УВ на воздухе, приближенно (при тогдашних возможностях) рассчитанной Я. Б. Зельдовичем и др. в 60-х годах. О достаточно универсальной структуре УВ в атомных и простых молекулярных газах при больших скоростях потоков говорят и более поздние как экспериментальные, так и численные исследования.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Особенности УВ с излучением» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»
