Динамика возмущений неравновесного слабоионизованного газа

• Автор: Завершинский, Игорь Петрович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 191 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. УСТОЙЧИВОСТЬ АКУСТИЧЕСКОЙ И ВИХРЕВОЙ МОД
В НЕРАВНОВЕСНОЙ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЕ
1.1. Устойчивость звуковых волн в плазме
1.2. Устойчивость плоского течения Пуазейля неравновесных
газов (приближение фиксированных фаз)
1.3. Устойчивость плоского течения Пуазейля неравновесных газов (приближение случайных фаз)
1.4. Устойчивость течения Куэтта неравновесных газов
2. НЕЛИНЕЙНАЯ ДИНАМИКА АКУСТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СРЕД
2.1. Нелинейные акустические волны в неравновесных средах
2.2. Спектр турбулентности в акустически активной среде
3. СТРУКТУРА ГАЗОВОГО РАЗРЯДА В АКУСТИЧЕСКОМ ПОЛЕ
3.1. Структура вынужденной звуковой волны в газовом разряде
3.2. Стратификация газового разряда в акустическом поле
3.3. Радиальная структура газового разряда в акустическом поле
4. УДАРНЫЕ ВОЛНЫ В НЕРАВНОВЕСНЫХ СРЕДАХ
4.1. Эволюция ударных волн в неравновесной флуктуирующей
газовой среде
4.2. Ионизационная вторая вязкость в плазме и эволюция
акустических волн
4.3. Акустическое поле тонкого тела в потоке неравновесного газа
5. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ОБТЕКАНИЯ ТЕЛ ПОТОКАМИ НЕРАВНОВЕСНЫХ ГАЗОВ
5.1. Стационарная структура акустического поля тонкого тела. Волновое сопротивление при движении тонкого тела в неравновесном газе.

5.2. Ослабление ударных волн и волновое сопротивление
5.3. Сопротивление трения при обтекании тел потоками
неравновесных газов (гетерогенные процессы)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ.

Традиционно, предметом газодинамики является теория движения и равновесия газовых сред, прежде всего задача изучения структуры потоков, включая проблему взаимодействия потока с обтекаемой поверхностью. Анализ этих проблем в равновесной среде проведен весьма подробно и изложен в целом ряде классических монографий [1-15] и др.
Однако газ обычно представляет собой состояние с большим числом внутренних степеней свободы (вращательных, колебательных и т. д.) и разнообразием каналов, по которым идут процессы релаксации энергии, запасенной в этих степенях свободы [5,16-19]. Газодинамическое возмущение, возникшее в такой среде, меняет константы скоростей процессов взаимодействия внутренних степеней свободы с поступательной. В равновесных средах это приводит к появлению обобщенной временной дисперсии, приводящей, в конечном счете, к появлению дополнительных диссипативных процессов (релаксационная диссипация) и появлению релаксационной дисперсии. Эти процессы могут изменить структуру возмущения, но не меняют асимптотического характера эволюции при больших временах 0 -э- со) - любое возмущение затухает [11,14].
В неравновесных средах энергия внутренних степеней свободы отличается от энергии поступательной степени свободы. Внутренние степени свободы в этом случае являются резервуаром энергии и при определенных фазовых соотношениях между источником энергии и возмущением, полученных еще Релеем [15] последнее может усиливаться. Это приводит к потере устойчивости возмущений, изменению характера эволюции конечных возмущений и макроскопической перестройке самих систем [20-26].
Таким образом, предмет неравновесной газодинамики должен быть дополнен задачами устойчивости возмущений среды и эволюции возмущений малой и конечной амплитуды.
В таблице 1.1.3 приведены значения релаксационных теплоемкостей при постоянном давлении и объеме ср^ и сУ| ] = 0—3 для случаев распространения звука поперек (та=0) и вдоль (та=1) электрического поля. В (1.1.11) ТЕ=ОЛ/еоСо — характерное время диффузии, где Б = От при та=0, Б = БЕ при та=1.
Дисперсионное соотношение (1.1.11) имеет стандартный вид для сред с двумя взаимосвязанными релаксационными процессами [41,87]. Коэффициент релаксационной вязкости и скорость звука получены в [87] при дисперсионном соотношении типа (1.1.11) и имеют вид
_ То ^(ЄурСр! ЄррСуі) + ТЕ(су0Ср2 СрдС^ + СО т^тЕ(су3сР| сРЗсУ1)

СУо Су303 тг
Де)2 +('
Су!®Тг +сУ2сотЕ)
То (СР0 СРЗ® ХгТе) (суо Су30Э ТгТр(ср|ШТг +Ср2С0ТЕХСу|0ЭТг “ЬСузОЭТр^
м ( Су0 -СузйДде)2 +(су,штг +Су2ютЕ)
(1.1.12)
(1.1.13)
Таким образом, диссипативные коэффициенты имеют вид:
«10 ДР „ п «10 Р«(*е„ Те0)Р
=--------------------— ХП = (1 =------------------------ Г— ,ш =
со 2уаР(4 + р ) ’ со 2уаРуе0(4 + Р )
Видно, что поперечные к направлению электрического поля акустические возмущения поглощаются. Условие усиления продольных волн имеет вид До«До. что соответствует экспериментальным данным. В исследуемых спектральных диапазонах для пространственного коэффициента релаксационной диссипации в плазме СВЧ или несамостоятельного разряда