Структура слабых ударных волн в стационарно неравновесной среде
Рассмотрено влияние новых дисперсионно-вязкостных свойств неравновесной среды на структуру стационар-ных ударных волн. Показано, что неравновесность среды в большей степени влияет на волны меньшей ампли-туды. Найдена предельная амплитуда и скорость ударной волны, ниже которых ударная волна становится неустойчивой и распадается на периодическую последовательность автоволновых сильно асимметричных импульсов. Возмущение конечной площади в неравновесной среде распадается с образованием тех же авто-волновых импульсов и периодической автоволны. Кроме того, в неравновесной среде с отрицательным низко-частотным коэффициентом нелинейности найдено условие расщепления ударной волны на ступенькообразную автоволну и стационарную ударную волну разрежения. Параметры всех трёх автоволн (импульса, периодиче-ской волны и ступеньки) зависят только от характеристик неравновесной среды и не зависят от амплитуды и скорости начального возмущения.
1. Bauer H.J., Bass H.E. Sound amplification from controlled exitation reactions // Phys. Fluid. 1973, Vol. 16, №7, p. 988-996.
2. Борисов А.А. Длинноволновые возмущения в реагирующих средах. – В сб. Ис-следования по гидродинамике и теплообмену. Новосибирск: ИТФ СО АН СССР. 1976, с. 94-95.
3. Кириллов И.А., Потапкин Б.В., Русаков В.Д. и др. Дисперсия и усиление звуковых волн в химически активной плазме колебательно-возбужденных молекул // ХВЭ. 1983, том 17, №6, с. 519-522.
4. Коган Е.Я., Молевич Н.Е. Возбуждение волн в неравновесном газе с VRT-механизмом релаксации // ЖТФ, 1985, том 55, №4, с. 754-756.
5. Коган Е.Я., Моисеев С.С., Молевич Н.Е., Тур А.В. Возбуждение вихревых структур в неравновесном молекулярном газе // ЖТФ, 1985, том 55, №10, с. 2036-2038.
6. Коган Е.Я., Молевич Н.Е. Звуковые волны в неравновесном молекулярном газе // Извес-тия Вузов СССР. Физика. 1986, том 29, № 7, с. 53-58.
7. Коган Е.Я., Молевич Н.Е., Ораевский А.Н. Влияние отрицательной второй вязкости на распространение звуковых волн In: Proc. XI Int. Symp. Nonlinear Acoustics (Ed. by V.K. Kedrinskii) Novosibirsk, USSR, 1987, Vol. 1, p. 458-462.
8. Осипов А.И., Уваров А.В. Вторая вязкость в колебательно-неравновесном газе // Вестник МГУ. Физика. Астрономия. 1987, том 28, № 6, с. 52-56.
9. Молевич Н.Е., Ораевский А.Н. Вторая вязкость в термодинамически неравновесных сре-дах // ЖЭТФ. 1988, том 94, № 3, с. 128-132.
10. Завершинский И.П., Коган Е.Я. Ионизационная вторая вязкость в плазме и эволюция акустических волн // Письма ЖТФ. 1988, том 14, № 16, с. 1483-1486.
11. Дунаевский Н.А., Жданок С.А., Напартович А.П., Старостин А.Н. Дисперсия и поглоще-ние ультразвука в колебательно-возбуждённом газе ангармонических молекул // ПМТФ. 1988, № 4, с. 33-39.
12. Борисов А.А., Шарыпов О.В. О формировании волны пузырьковой детонации // Изв. СО АН СССР. Сер. Тех. Наук. 1990, № 2, с. 50-59.
13. Завершинский И.П., Коган Е.Я., Молевич Н.Е. О механизме усиления звука в слабоионизованном газе // ЖЭТФ. 1991, том 99, № 8, с. 422-427.
14. Галечян Г.А., Завершинский И.П., Коган Е.Я., Мкртчян А.Р., Молевич Н.Е. О механизме формирования анизотропии коэффициентов усиления звука в газоразрядной плазме // Пре-принт №1. Ереван: Институт прикладных проблем физики АН РА, 1991, 20 с.
15. Завершинский И.П., Коган Е.Я., Молевич Н.Е. Акустические волны в частично ионизо-ванном газе // Акуст. журн. 1992, том 38, № 4, с. 702-709.
16. Осипов А.И., Уваров А.В. Кинетические и газодинамические процессы в неравновесной молекулярной физике // УФН. 1992, том 162, № 11, с. 1-42.
17. Malnev V.N. Waves in vibration nonequilibrium media // Preprint ITP. Kiev. 1992, 21E.
18. Молевич Н.Е., Ораевский А.Н. Волны в среде с отрицательной второй вязкостью // Тру-ды ФИАН СССР. 1992, том 222, с. 45-95.
19. Tankeshwar K. Generalized negative bulk viscosity in liquids// Journal of Physics: Condensed Matter. 1994, Vol. 6, №44, p. 9295-9300.
20. Malnev V.N., Nedospasov A.V. About some peculiarities of streamline of bodies by flows of vibration nonequilibrium gases. In: Perspectives of MHD and plasma technologies in aerospace ap-plications. M.: IVTAN, 1999, p. 128-130.
21. Молевич Н.Е., Ненашев В.Е. Влияние объемной вязкости на распространение звука в неравновесных газовзвесях //Акустический журнал. 2000. том 46, №4, с. 539-544.
22. Lensky N.G., Lyakhovsky V., Navon O. Expansion dynamics of volatile-supersaturated liquids and bulk viscosity of bubbly magmas// J. Fluid Mech, 2002, Vol. 460, p. 39-56.
23. Молевич Н.Е. Отрицательная вторая вязкость в динамике неравновесных газовых сред. Диссертация на соиск. д.ф.-м.н. М: МИФИ. 2002.
24. Torosyan, O. S, Mkrtchyan, A. R. Theory of the acoustic instability and behavior of the phase velocity of acoustic waves in weakly ionized plasma, Plasm. Phys. Rep. 2003, Vol. 29, p. 346-354.
25. Молевич Н.Е. Дисперсия скорости звука и вторая вязкость в средах с неравновесными химическими реакциями // Акустический журнал. 2003, том 49, №2, с.229-232.
26. Molevich, N. E. Acoustical properties of nonequilibrium media, Paper AIAA- 2004- 1020.
27. Molevich N.E., Klimov A. I., Makaryan V.G. Influence of thermodynamical nonequilibrium on acoustical properties of gases//Int. J. Aeroacoustics, 2005, Vol. 4, № 3&4. p.345-355.
28. Климов А.И., Мишин Г.И., Федотов А.Б., Шаховатов В.А. Распространение ударной волны в нестационарном тлеющем разряде // Письма ЖТФ. 1989, том 15, № 20, с. 31-36.
29. Быстров С.А., Иванов В.И., Шугаев Ф.В. Распространение плоской ударной волны в слабоионизованной плазме // Физ.плазмы. 1989, том 15, № 5, с. 558-562.
30. Басаргин И.В., Мишин Г.И. Предвестник ударной волны в плазме тлеющего разряда // Письма ЖТФ. 1989, том 15, № 8, с. 55-60.
31. Мишин Г.И., Климов А.И., Гридин А.Ю. Измерения давления и плотности в ударных волнах в газоразрядной плазме // Письма ЖТФ. 1991, том 17, №16, с. 84-89.
32. Гридин А.Ю., Климов А.И., Молевич Н.Е. Распространение ударных волн в плазме тлеющего разряда // ЖТФ. 1993, том 63, №3, с. 157-162.
33. Ganguly B. N., Bletzinger P. and Garscadden A. Shock wave damping and dispersion in nonequilibrium low pressure argon plasmas, Phys. Lett. A, 1997, Vol. 230, p. 218-222.
34. Bailey, W. F. and Hilbun, W. M., Baseline of thermal effects on shock propagation in glow dis-charge, in: Proceedings of the 1st Weakly Ionized Gases Workshop, U.S. Air Force Academy, 1997, GG3–GG18.
35. Macheret, S. O., Ionikh, Yu. Z., Chernysheva, N. V., Yalin, A. P., Martinelli, L. and Miles, R. B., Shock wave propagation and dispersion in glow discharge plasmas // Phys. Fluids, 2001, Vol. 13, p. 2693-2705.
36. Евтюхин Н.В., Марголин А.Д., Шмелёв В.И. О природе ускорения ударных волн в плаз-ме тлеющего разряда // Хим. физ. 1984, том 3, № 9, с. 1322-1327.
37. Бабаева Н.Ю. О структуре ударных и взрывных волн в неоднородной плазме газового разряда // Хим. Физ. 1993, том 12, № 3, с. 357–360.
38. Mishin, G. I. Акустические и ударные волны в газоразрядной плазме // Препринт ФТИ. №1357. Ленинград. 1989.
39. Мишин Г.И. Уравнение состояния слабоионизованной газоразрядной плазмы // Письма ЖТФ. 1997, том 23, № 14, с. 81-88.
40. Мишин Г.И. Структура газоразрядной слабоионизованной плазмы // Письма ЖТФ. 1998, том 24, № 11, с. 80-86.
41. Leonov S., Bityurin V., Brovkin V., Klimov A., Kolesnichenko Yu., Savelkin K., Van Wie D. Fetures of shock wave propagation through a longitudinal pulse discharge. In: 2nd Workshop on Magneto-plasma aerodynamics in aerospace applications. M.: IVTAN, 2000, p. 263-268.
42. Бедин А.П. Об особенностях течений низкотемпературной газоразрядной плазмы // Письма ЖТФ. 1997, том 23, № 16, с. 88-93.
43. Бедин А.П. Газодинамические явления при движении ударных волн и тел в низкотемпе-ратурной неравновесной плазме // Письма ЖТФ. 1998, том 24, № 18, с. 44-49.
44. Барышников А.С., Басаргин И.В., Чистякова М.В. Экспериментальное и теоретическое изучение распространения ударных волн в реагирующих газах для режимов перестройки структуры течения // ЖТФ. 2001, том 71, № 3, с. 17-21.
45. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1986, 736 с.
46. Коган Е.Я., Молевич Н.Е. Коллапс акустических волн в неравновесном молекулярном газ // ЖТФ. 1986, том 56, № 5, с. 941-943.
47. Коган Е.Я., Молевич Н.Е. Отражение звука от границы равновесного и неравновесного колебательно-возбужденного газа // Акустический журнал. 1987, том 33, № 2, с. 252-255.
48. Молевич Н.Е., Ораевский А.Н. Отражение звука от слабонеоднородной усиливающей среды // Акустический журнал. 1988, том 34, №3, с. 547-550.
49. Завершинский И.П., Коган Е.Я., Молевич Н.Е. Параметрическое взаимодействие акусти-ческих волн с возмущениями плоскопараллельных течений неравновесных газов // Акусти-ческий журнал. 1999, том 45, №1, с. 69-73.
50. Молевич Н.Е., Ораевский А.Н. ВРМБ в среде с отрицательной второй вязкостью // Кван-товая электроника. 1987, том 14, №8, с. 1678-1684.
51. Молевич Н.Е., Ораевский А.Н. ВТР в термодинамически неравновесном газе // Квантовая электроника. 1988, том 15, №4, с. 844-846.
52. Молевич Н.Е. Усиление вихревых и тепловых волн в процессе вынужденного рассеяния звука в термодинамически неравновесных средах // ТВТ. 2001, том 39, № 4, с. 1-5.
53. Молевич Н.Е. Возбуждение встречных акустических течений в термодинамически неравновесных газовых средах // Письма ЖТФ. 2001, том 27, № 21, с. 26-28.
54. Молевич Н.Е. Нестационарная самофокусировка звуковых пучков в колебательно-возбуждённом молекулярном газе// Акустический журнал. 2002, том 48, №32, с. 248-252.
55. Коган Е.Я., Молевич Н.Е. Звуковые волны в потоках с отрицательной второй вязкостью // Акустический журнал. 1995, том 41, № 4. с. 613-616.
56. Молевич Н.Е. Асимптотический анализ устойчивости плоскопараллельного погранично-го слоя cжимаемого релаксирующего газа // Известия РАН. МЖГ. 1999, №5, с. 82-88.
57. Bertolotti F.P. The influence of rotational and vibrational energy relaxationon boundary layer stability// J. Fluid Mech. 1998, Vol. 372, p. 93-118.
58. Knestyapin V.N., Zavershinsky I.P. Nonlinear critical layer of non-equilibrium gas. In: Proc. 15th Int.Conf. MHD Energy Conversion and 6th Workshop on Magneto-plasma aerodynamics. M.: IVTAN, 2005, Vol. 2, p. 651-655.
59. Кларк Дж., Макчесни М. Динамика реальных газов. М.: Мир, 1967, 566 c.
60. Макарян В.Г., Молевич Н.Е. Сверхзвуковое обтекание пластины потоком колебательно-возбуждённого газа // Материалы III Всероссийского семинара Моделирование неравновес-ных систем-2000. Красноярск: КГТУ. Октябрь 2000, с. 151-152.
61. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродина-мических явлений. М.: Физматгиз, 1963, 632 с.
62. Буянова Е.А., Ловецкий Е.Е., Силаков В.П., Фетисов В.С. Стационарные ударные волны в неравновесном двухатомном газе // Хим. физ. 1982, том 1, № 12, с. 1701-1703.
63. Осипов А.И., Уваров А.В. Структура ударных волн в неравновесном колебательно-возбужденном газе // Хим. физ. 1984, том 3, № 11, с. 1612-1615.
64. Евтюхин Н.В., Марголин А.Д., Шмелёв В.И. Взаимодействие ударных волн с колеба-тельно-возбуждённым газом // Хим. физ. 1985, том 4, № 9, с. 1276-1280.
65. Коган Е.Я., Молевич Н.Е. Ударные волны разрежения в неравновесном колебательно-возбужденном газе // Акустический журнал. 1993, том 39, №5, с. 951-954.
66. Макарян В.Г., Молевич Н.Е. Слабые ударные волны в неравновесных средах с отрица-тельной дисперсией // ЖТФ. 2005, том 75, №6, С.13-18.
67. Рухадзе А.А., Силаков В.П., Чеботарев А.А. Распространение нестационарных ударных волн в колебательно-возбуждённом азоте // Краткие сообщ. физ. 1983, № 6, с. 18-23.
68. Встовский Г.В., Козлов Г.И. Распространение слабых ударных волн в колебательно-неравновесном газе // ЖТФ. 1986, том 56, № 8, с. 1536-1542.
69. Молевич Н.Е. Нелинейные уравнения в теории сред с отрицательной второй вязкостью // Сибирский физико-технический журнал. 1991, №1, с. 133-136.
70. Ланда П.С. Нелинейные колебания и волны. М.: Наука, 1997, 496 с.
71. Остроумов Г.А. Основы нелинейной акустики. Л.: Издательство Ленинградского университета, 1967, 132 с.
72. Руденко О.В., Солуян С.И. Теоретические основы нелинейной акустики. М.: Наука, 1975, 288 с.
73. Макарян В.Г., Молевич Н.Е. Структура газодинамического возмущения в термодинами-чески неравновесной среде с экспоненциальной моделью релаксации // Известия РАН. МЖГ. 2004, №5, с. 181-191.