Задачи
1. На ударную волну падает сзади (со стороны сжатого газа) нормально к ней плоская звуковая волна. Определить коэффициент отражения звука.
Решение. Рассматриваем процесс в системе координат, в которой ударная волна покоится, а газ движется через нее в положительном направлении оси
падающая звуковая волна распространяется в отрицательном направлении оси
При нормальном падении (а потому и отражении) в отраженной энтропийной волне скорость
Возмущение давления:
где индекс (0) относится к падающей, а индекс
— к отраженной звуковым волнам. Для скорости
и имеем
(разность вместо суммы возникает ввиду противоположных направлений распространения обоих волн). Второе из граничных условий (90,7) имеет прежний вид (но в нем теперь
)
с учетом (90,8) и формулы (85,6) переписываем его как
Приравняв друг другу оба выражения
получим для искомого отношения амплитуд давления в отраженной и падающей звуковых волнах:
Оно обращается в бесконечность на верхней границе области (90,17)
Для политропного газа
При слабой интенсивности ударной волны
отношение (1) стремится к нулю как
а в обратном случае большой интенсивности стремится к постоянному пределу
2. На ударную волну падает спереди, нормально к ней, плоская звуковая волна. Определить коэффициент прохождения звука.
Решение. Возмущение в газе 1 перед ударной волной
а в газе 2 позади нее:
(индексы (0), (зв), (энт) относятся к падающей звуковой и к прошедшим звуковой и энтропийным волнам). Возмущения
связаны друг с другом соотношением, следующим из уравнения ударной адиабаты: если последнее выражено в виде
, то
(индекс Н у производных указывает, что они берутся вдоль адиабаты
).
Граничное условие (90,7) заменяется теперь на
Приравняв два выражения для
получим для искомого отношения амплитуд в прошедшей и падающей звуковых волнах:
где
имеет прежнее значение, а
Для политропного газа
и коэффициент прохождения:
При слабой интенсивности ударной волны отсюда получается
а в обратном случае большой интенсивности:
В обоих случаях амплитуда давления в прошедшей звуковой волне возрастает по сравнению с давлением в падающей волне.