Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Соколов А.Н. "Альтернатива. Непостроенные корабли Российского императорского флота" (Военное дело)
Физика взрыва - Орленко Л.П.
Орленко Л.П. Физика взрыва. Под редакцией Орленко Л.П. — M.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. — 832 c.
ISBN 5-9221-0219-2
Скачать (прямая ссылка): orlfizvzr2002.djvu
Предыдущая << 1 .. 311 312 313 314 315 316 < 317 > 318 319 320 321 322 323 .. 394 >> Следующая


Как указывалось в п. 13.3.1, область влияния волн разгрузки на структуру и параметры ударной волны можно разделить на три зоны. Первая — зона регулярного отражения, для которой можно использовать акустическое приближение, а профиль волны характеризуется наличием заднего фронта с резко обрывающимся давлением в область отрицательных значений: регистрируются интенсивные растягивающие напряжения. Вторая — промежуточная зона, в которой амплитуда падающей волны сохраняется, а давление в «хвостовой» части эпюры спадает медленно. Третья — зона нерегулярного отражения, в которой волны разгрузки от свободной поверхности догоняют фронт падающей ударной волны и ослабляют его. Амплитуда и положительная фаза в этой зоне могут быть существенно снижены, а давление в эпюре изменяется плавно.

Экспериментальными исследованиями установлено, что именно в области регулярного отражения возникает кавитация. Следовательно, нижняя граница зоны нерегулярного отражения, описываемая траекторией тройной точки, в которой сходятся фронты ослабленной ударной волны, падающей и волны разрежения от точки свободной поверхности на оси симметрии, может рассматриваться как потенциально возможная верхняя граница области кавитации. Согласно статистическим экспериментальным данным (например, [13.38]) в реальной жидкости, хотя и в чрезвычайно малом количестве, но присутствует свободный газ. Он распределен в виде кавитационных зародышей, размер которых в зависимости от состояния жидкости колеблется в интервале Rq =¦ 10-2... 10_5см, а объемная концентрация газа Q0 = Ю-8... Ю-12. Минимальные из указанных параметров характерны, например, для дистиллированной воды. Неудивительно поэтому, что ударные волны «не чувствуют» такой структуры среды. Однако нет оснований утверждать, что то же самое относится к волнам разгрузки. Можно предположить, что рост именно этих кавитационных зародышей газа в поле волны разрежения приводит к интенсивному развитию кавитации, т.е. к существенному изменению состояния среды, а, следовательно, и параметров волнового поля в ней.

В таком случае логично предположить, что механизм трансформации волн разрежения в реальной жидкости, с учетом инверсии процесса, подобен эффектам распространения ударных волн в пузырьковых средах, и использовать математическую модель такой среды для кавитирующей жидкости [13.39], [13.40]. Эта модель представляет собой комбинацию законов сохранения для средних давления, плотности, скорости и подсистемы, описывающей динамику состояния пузырьковой жидкости. В наиболее удобной для анализа форме она может быть записана в виде системы уравнений для двух основных характеристик — давления и объемной концентрации парогазовой фазы а:

Ар-

dt2

-Роао

O2Q

Ot2

(13.183)

13.4- Поверхностные эффекты при подводном взрыве

665

д2а За1/3 , _7 . 1 (да\2

где 7 — показатель адиабаты парогазовой фазы.

Преимущество системы (13.183), (13.184) состоит в том, что она допускает аналитические решения, если в задаче сформулированы соответствующие физические условия [13.27]. Совместное решение уравнений (13.183) и (13.184) определяет и параметры волны разрежения, и динамику кавитационного процесса [13.33, 13.40, 13.41].

Растягивающие напряжения во фронте волны разрежения не претерпевают разрыва и достигают своего максимального значения за некоторый конечный промежуток времени At», который определяет крутизну фронта. Расчет осе-симметричной задачи о развитии зоны кавитации при подводном взрыве вблизи свободной поверхности показал, что этот факт является принципиальным в проблеме предельных напряжений, которые жидкость способна выдерживать [13.41]. Оказалось, что за время At» объемная концентрация парогазовой фазы а возрастает относительно ао на несколько порядков, значительно изменяя состояние среды и поле напряжений. В результате максимальные амплитуды отрицательных давлений в кавитирующей жидкости могут уменьшаться иногда на порядки по сравнению с идеальной однофазной моделью [13.41].

/7, МПа а _ р.МПа б

-100 -

Рис. 13.27. Профили ударных волн и фаз разрежения при подводном взрыве (а), сравнение численных оценок профилей волн разрежения с экспериментальными данными (б)

На рис. 13.27а показаны профили ударных волн и фаз разрежения, рассчитанные для трех точек на оси симметрии (г взято относительно радиуса заряда го, At» = 0,1 мкс) по двухфазной модели для подводного взрыва заряда весом 1,2 г на глубине 5 см (соответствует примерно Юго). Профили фаз разрежения, показанные на основном графике штриховой линией, соответствуют однофазной модели, сплошной — двухфазной модели кавитирующей жидкости. Сравним данные по параметрам волны разрежения, обведенные кружочком (г = 3,5).

22 - 5492

666

IS. Взрыв в воде

Здесь штриховая линия соответствует профилю фазы разрежения с крутизной фронта At» = 0,1 мкс. Максимальные растягивающие напряжения уменьшаются до APmin — —17 МПа по сравнению с —100 МПа в однофазной жидкости. Если крутизну фронта увеличить до 1 мкс, то зародыши за это время существенно увеличат свои размеры, и кавитирующая жидкость не допустит роста растягивающих напряжений ниже —ЗМПа (сплошная линия).
Предыдущая << 1 .. 311 312 313 314 315 316 < 317 > 318 319 320 321 322 323 .. 394 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.