Сверхзвуковые источники в космической газодинамике

• Автор: Мясников, Артем Вениаминович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 256 с. : ил.

1 Структура базисных течений
1.1 Сверхзвуковой источник
1.2 Распад произвольного разрыва в течении от сверхзвукового источника
1.3 Сверхзвуковой источник в однородной покоящейся среде
1.4 Сверхзвуковой источник в однородной движущейся среде
1.5 Взаимодействие двух сверхзвуковых источников
2 Структура отделенных оболочек холодных углеродных звезд
2.1 Введение
2.2 Постановка задачи
2.3 Ожидаемая структура течения
2.4 Метод решения
2.5 Одномерная структура стандартной оболочки
2.6 Развитие осесимметричных возмущений в стандартной оболочке
2.7 Развитие пространственных возмущений в стандартной оболочке
2.8 Обсуждение результатов
2.9 Выводы
3 Газодинамика туманностей, образованных звездным ветром
3.1 Введение
3.2 Постановка задачи
3.3 Метод решения
3.4 Структура радиального течения
3.5 Влияние магнитного поля звезды на асимметрию течения
3.6 Обсуждение результатов
3.7 Выводы

4 Взаимодействие звездных ветров в широких двойных системах, содержащих звезды Вольфа-Райе
4.1 Введение
4.2 Постановка задачи
4.3 Метод расчета
4.4 Структура стационарного решения
4.5 О неустойчивости контактной поверхности
4.6 Рентгеновское излучение двойной системы WR140
4.7 Обсуждение результатов
4.8 Выводы
5 Взаимодействие звездных ветров в двойных системах, содержащих звезды, еще не вошедшие на стадию главной последовательности
5.1 Введение
5.2 Постановка задачи
5.3 Методы расчета
5.4 О моделировании радиативных эффектов в области взаимодействия
5.5 Рентгеновское излучение области взаимодействия
5.6 Обсуждение результатов
5.7 Выводы
6 Взаимодействие солнечного ветра с межзвездной средой
6.1 Введение
6.2 Постановка задачи
6.3 Ожидаемая структура течения
6.4 Метод расчета
6.5 Физические параметры течения
6.6 Влияние галактических космических лучей на гелиосферную плазму
6.7 Результаты самосогласованной трехкомпонентной модели
6.8 Обсуждение результатов
6.9 Выводы
Заключение
Список литературы

Актуальность темы
Огромные пространственные и временные масштабы явлений, высокие скорости, изменения температуры и плотности в очень широких пределах, существенные влияния гравитационных и электромагнитных полей и многие другие факторы являются специфическими условиями, определяющими особенности космической газовой динамики по сравнению с классической. Тем не менее, нельзя считать эти разделы науки слабо связанными - методы классической газовой динамики, как аналитические, так и численные, успешно применяются при моделировании физических явлений в различных астрофизических объектах, при этом круг их применения чрезвычайно широк. Космическая газодинамика описывает на макроскопическом уровне динамику межзвездной среды, движение газа в звездах, структуру протозвезд и галактик, последствия вспышек новых и сверхновых, аккрецию на компактные объекты, различные струйные выбросы, динамические процессы в атмосферах планет, структуру вращающихся звезд. Эти и другие вопросы космической газодинамики освещены, например, в монографиях [14, 23, 30, 36, 59, 58, 8], а также в многочисленных статьях отечественных и зарубежных авторов.
В отдельный класс задач можно выделить задачи о структуре крупномасштабных течений, возникающих при взаимодействии звездных ветров с окружающей межзвездной средой. Потеря массы в виде звездных ветров присуща звездам, по-видимому, на всех стадиях своей эволюции, при этом параметры ветров могут быть существенно различны. Например, для Солнца массовый расход, связанный со звездным ветром, составляет 10-14 М©/год (где М©- масса Солнца), а для горячих звезд спектральных классов О и В он может достигать 10-'1 М©/год. Скорость истечения вещества для разных звезд может варьироваться от 10 до 2000 км/сек. Естественно, что и причины возникновения ветров у разных звезд могут быть весьма различными. Например, для горячих звезд (спектральных классов О и В) гидростатическое равносравнению с 2 и получить выражение отхода левой ударной волны на оси симметрии ■Ро:
= 2Л-1/2 (1.62)
Исходя из естественного предположения, что толщины обоих ударных слоев являются при Л » 1 величинами одного порядка, получим, что и расстояние отходов контактной поверхности и правой ударной волны на оси симметрии убывают обратно пропорционально величине Л1/2, то есть,
~ 50 ~ С0 ~ Л"1/2 (1.63)
Вследствие гиперзвукового характера течения от источников и условий Рэнкина-Гюгонио, за ударными волнами Р и С р ~ Л, р~Л, и ~ 1. Используя формулу Рэлея и условия адиабатичности вдоль оси симметрии, получим, что в точке торможения справедлива оценка р ~ Л, р ~ Л. Таким образом, имеет место подобие течений в окрестности оси симметрии при взаимодействии гиперзвуковых источников для случая Л » 1. Помещенные в Таблице 1.1 результаты численных расчетов подтверждают существование такого подобия. В таблице для ряда значений параметра Л 1 приведены значения газодинамических величин в области взаимодействия и отходов поверхностей разрывов, отнесенные к соответствующим величинам для опорного значения Л = 2116; приведена также относительная ошибка, с которой эти соотношения выполняются. Как видно нз таблицы, при Л > 100 эта ошибка находится в пределах 10%; отметим также, что если относительная ошибка растет с уменьшением Л, то абсолютная ошибка остается примерно постоянной даже при значениях Л, близких к единице. Кроме того, при возрастании Л лучше всего выполняются соотношения для величин непосредственно после ударной волны Р. Соотношения, относящиеся к отходам внешней ударной волны и контактной поверхности, а также к значениям газодинамических параметров на них, выполняются приблизительно с одинаковой точностью. Следует отметить, что, как показывают результаты расчетов, установленное подобие геометрических картин течения и полей газодинамических величин в ударных слоях при Л 1 выполняется не только в окрестности оси симметрии, но и распространяется на всю до- и трансзвуковую область.
В Таблице 1.2 представлены результаты расчетов, свидетельствующие о точности выполнения соотношения (1.62). Как видно, при Л > 100 с помощью соотношения (1.62) можно с точностью до 10% определять положение внутренней волны при взаимодействии двух гиперзвуковых радиальных потоков.
Зависимость распределений газодинамических величин в ударных слоях от пара-