Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
Паводковые волны Согласно условиям (10.42), однородное течение $h=h_{0}, \quad v=v_{0}$ устойчиво (как отмечено в § 3.2) при условии, что где нижний предел фактически не является ограничением. Согласно критерию (10.48), ударная волна $S_{\text {II }}$ обладает непрерывной структурой при условии, что Эти условия на разрыве для $S_{\text {II }}$ показывают, что $U>v^{22}$, так что ограничение снизу всегда выполняется. Поэтому критерий возникновения разрывов в $S_{\text {II-структуре имеет вид }}$ Это в точности совпадает с результатом (3.52), полученным при помощи подробного анализа. Вторая система — это система II, и Реальные волны, распространяющиеся относительно жидкости, имеют чередующиеся скорости, как и требуется условиями (10.42), и устойчивы. Слияние скоростей $a_{2}, a_{3}$ с $c_{3}$ на траектории частицы, как легко проверяется, соответствует устойчивой ситуации. Ударная волна $S_{\text {II }}$ из $a_{1}$-семейства, распространяющаяся со скоростью $U$, имеет непрерывную структуру при условии, что Скорость света практически бесконечна, так что разрыв появляется на задней части профиля, когда Это простой вывод результата, полученного Маршаллом [1] с помощью подробного анализа структуры ударной волны. Дальнейшее обсуждение этого случая можно найти в статье автора (Уизем $[8]$ ). Эффекты релаксации в газах ГГри быстрых изменениях параметров течения внутренняя энергия $e$ может отставать от равновесного значения, соответствующего окружающему давлению и плотности. Поступательное движение молекул устанавливается быстро, но запаздывание вращательного и колебательного движений может быть на порядок больше. Если предположить, что $\alpha$ степеней свободы устанавливаются мгновенно, а остальные $\alpha_{r}$ стешеней свободы требуют большего времени релаксации, то можно положить где $E$ — энергия отстающих степеней свободы. $B$ равновесном состоянии (см. (6.42)) $E$ принимает значение Простое общее уравнение, описывающее релаксацию, имеет вид где $\tau$-время релаксации. После несложных преобразований систему уравнений можно записать в виде Характеристическими скоростями являотся где $a_{f}$ — «замороженная» скорость звука, определяемая равенством Это система I для данного случая. Однако, если время релаксации шим приближением в последнем уравнении системы, то имеем равновесную тео рию Это упрощенная система II для нашей задачи. Характеристические скорости выражаются формулами тде $a_{e}$ — равювесная скорость звука, определяемая равенством Поскольку $\gamma_{e}<\gamma_{f}$, различше скорости чередуются и имеет место устойчивость; слияние скоростей со скоростью частицы снова соответствует устойчивости. Рассматривая с точки зрения полной системы структуру ударной волны $S_{\text {II }}$ (для которой считается, что течение между двумя однородными состояниями равновесно), видим, что она будет непрерывной, ести Поскольу, согласно $S_{\text {II-условиям }}$ па разриве, $U>u^{(2)}$, существенно только ограничение сверху. Замороженная ударная волиа $S_{\text {I возникает в передй }}$ части профиля и будет сопровождаться областью непрерывной релаксации, когда Этот критерий можно записать в виде Дэя двухатомюй молекулы две вращательые степени свободы могут отставать от трех поступательных степеней, и это можно описать, положив $\alpha=3, \alpha_{r}=2$. Замороженная и равновесные скорости звука равны соответственно Критерий (10.50) предсказывает полностью релаксационный гладкий профиль, когда и разрыв, сопровождаемый областью релаксации, когда $M$ превосходит это критическое значение. При учете вязкости и теплопередачи этот разрыв переходит в тонкий подслой. Гриффитс, Брикл, Бләкмен и Кенни (см. Гриффитс, Брикл и Блэкмен [1], а также Гриффитс и Кенни [1]) опубликовали результаты әкспериментальных наблюдений за колебательной релаксацией в $\mathrm{CO}_{2}$. В этом случае $\alpha$ следует положить равным 5 , чтобы включить и поступательные, и вращательные степени свободы; колебательные движения устанавливаются значительно дольше. При $300 \mathrm{~K} \alpha_{r}$ следует положить равным $2^{1}$ ). Критическое значение для $M$ равно 1,043 , и экспериментальные наблюдения, описанные в цитированных выше работах, подтверждают это c достаточной точностью. (Дальнейшие детали можно найти в указанных выше статьях и в превосходной работе Лайтхилла [5].) Таким образом, мы убедились в том, что введение в рассмотрение волн, учитывающих различного рода дополнительные эффекты, и выяснение роли, которую играет каждая из этих волн, приводит к сравнительно простым предсказаниям важных явлений в чрезвычайно сложных ситуациях.
|
1 |
Оглавление
|