Динамика малых возмущений в неравновесном колебательно-возбужденном газе

Динамика малых возмущений в неравновесном колебательно-возбужденном газе

Автор: Храпов С.С., Иванченко Г.С., Радченко В.П., Маковеев И.С.

Журнал: Математическая физика и компьютерное моделирование @mpcm-jvolsu

Рубрика: Физика и астрономия

Статья в выпуске: 4 т.26, 2023 года.

Бесплатный доступ

В линейном приближении построена математическая модель неравновесного колебательно-возбужденного газа с экспоненциальной моделью релаксации, учитывающая зависимости параметров акустически активной среды (времени релаксации, функций нагрева и охлаждения) от плотности и температуры. Изучены дисперсионные свойства неустойчивых звуковых и энтропийных мод, получены оценки акустического инкремента и определены границы устойчивости малых возмущений в зависимости от степени неравновесности среды (интенсивности нагрева), моделей релаксации и охлаждения. Получено, что параметры линейной модели, определяющие зависимости функций нагрева и охлаждения от плотности и температуры, оказывают сильное влияние как на акустический инкремент, так и на фазовую скорость неустойчивых звуковых волн. Показано, что при определенных значениях интенсивности нагрева и параметров функции охлаждения скорость звука оказывается аномально высокой как в низкочастотной области спектра (звук - инфразвук), так и для высокочастотных гармоник (звук - ультразвук).

Еще

Неравновесный газ, колебательная релаксация, время релаксации, акустическая и тепловая неустойчивости, скорость звука, нагрев и охлаждение

Короткий адрес: https://sciup.org/149145142

IDR: 149145142   |   DOI: 10.15688/mpcm.jvolsu.2023.4.7

Список литературы Динамика малых возмущений в неравновесном колебательно-возбужденном газе

  • Завершинский, И. П. Акустические волны в частично ионизованном газе / И. П. Завершинский, Е. Я. Коган, Н. Е. Молевич // Акустический журнал. — 1992. — Т. 38, № 4. — C. 702–709.
  • Завершинский, И. П. О механизме усиления звука в слабоионизованном газе / И. П. Завершинский, Е. Я. Коган, Н. Е. Молевич // Журнал экспериментальной и теоретической физики. — 1991. — Т. 99, № 8. — C. 422–427.
  • Каталог моделей физико-химических процессов 2. Процессы колебательного энергообмена / Э. А. Ковач, С. А. Лосев, А. Л. Сергиевская, Н. Храпак // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. — 2010. — Т. 10. — Article ID: 332.
  • Колебательная релаксация в газах и молекулярные лазеры / Б. Ф. Гордиец, А. И. Осипов, Е. В. Ступоченко, Л. А. Шелепин // Успехи физических наук. — 1972. — Т. 108. — C. 655.
  • Ландау, Л. Д. Теоретическая физика / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. — М.: Наука, 1986. — 736 c.
  • Ландау, Л. Д. Собрание трудов / Л. Д. Ландау, Е. Теллер. — М.: Наука, 1969. — 181 c.
  • Макарян, В. Г. Структура слабых ударных волн в стационарно неравновесной среде / В. Г. Макарян, Н. Е. Молевич // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. — 2005. — Т. 3. — C. 8–28.
  • Молевич, Н. Е. Автоволновой импульс в среде с дисбалансом между тепловыделением и теплоотводом при произвольной величине тепловой дисперсии / Н. Е. Молевич, Д. С. Рящиков // Письма в Журнал технической физики. — 2020. — Т. 46, № 7. — C. 637–640.
  • Молевич, Н. Е. Вторая вязкость в термодинамически неравновесных средах / Н. Е. Молевич, А. Н. Ораевский // Журнал экспериментальной и теоретической физики. — 1988. — Т. 94, № 3. — C. 128–132.
  • Молевич, Н. Е. Дисперсия скорости звука и вторая вязкость в средах с неравновесными химическими реакциями / Н. Е. Молевич // Акустический журнал. — 2003. — Т. 49, № 2. — C. 229–232.
  • Осипов, А. И. Кинетические и газодинамические процессы в неравновесной молекулярной физике / А. И. Осипов, А. В. Уваров // Успехи физических наук. — 1992. — Т. 162, № 11. — C. 1–42. — DOI: 10.3367/UFNr.0162.199211a.0001
  • Разработка и апробация методики численного моделирования термически неравновесных диссоциирующих течений в ANSYS Fluent / Г. В. Шоев, Е. А. Бондарь, Г. П. Облапенко, Е. В. Кустова // Теплофизика и аэромеханика. — 2016. — Т. 23, № 2. — C. 159–171.
  • Хоперсков, А. В. Диссипативно-акустическая неустойчивость в аккреционных дисках на нелинейной стадии / А. В. Хоперсков, С. С. Храпов, Е. А. Недугова // Письма в Астрономический журнал. — 2003. — Т. 29, № 4. — C. 288–299.
  • Чефранов, С. Г. Диссипативная неустойчивость ударных волн / С. Г. Чефранов // Журнал экспериментальной и теоретической физики. — 2020. — Т. 157, № 4. — C. 754–764.
  • Bauer, H. J. Sound Amplification from Controlled Excitation Reactions / H. J. Bauer, H. E. Bass // Physics Fluids. — 1973. — Vol. 16, № 7. — P. 988–996.
  • General Nonlinear Acoustical Equation of Relaxing Media and its Stationary Solutions / N. E. Molevich, R. N. Galimov, V. G. Makaryan, D. I. Zavershinskiy // The Journal of the Acoustical Society of America. — 2013. — Vol. 133, iss. 5_Supplement. — Article ID: 3555. — DOI: https://doi.org/10.1121/1.4806465
  • Khoperskov, A. V. Instability of High-Frequency Acoustic Waves in Accretion Disks with Turbulent Viscosity / A. V. Khoperskov, S. S. Khrapov // Astronomy and Astrophysics. — 1999. — Vol. 345, № 5. — P. 307–314.
  • Khoperskov, A. V. Instability of Thermal, Viscous, and Acoustic Modes in Thin Accretion Disks / A. V. Khoperskov, S. S. Khrapov // Astronomy Reports. — 1999. — Vol. 43, № 4. — P. 216–228.
  • Khrapov, S. Dynamics of Unstable Sound Waves in a Non-Equilibrium Medium at the Nonlinear Stage / S. Khrapov, A. Khoperskov // Journal of Physics: Conference Series. — 2018. — Vol. 973. — P. 1–11.
  • Kogan, E. Y. Excitation of Waves in a Nonequilibrium Gas Relaxing by the VRT Mechanism / E. Y. Kogan, N. E. Molevich // Soviet Physics Journal. — 1985. — Vol. 55, № 4. — P. 754–756.
  • Kogan, E. Y. Sound Waves in a Nonequilibrium Molecular Gas / E. Y. Kogan, N. E. Molevich // Soviet Physics Journal. — 1986. — Vol. 29. — P. 547–551.
  • Lensky, N. G. Expansion Dynamics of Volatile-Supersaturated Liquids and Bulk Viscosity of Bubbly Magmas / N. G. Lensky, V. Lyakhovsky, O. Navon // Journal of Fluid Mechanics. — 2002. — Vol. 460. — P. 39–56.
  • Makaryan, V. G. Stationary Shock Waves in Nonequilibrium Media / V. G. Makaryan, N. E. Molevich // Plasma Sources Science and Technology. — 2007. — Vol. 16, № 1. — P. 124–131.
  • Millikan, R. C. Systematics of Vibrational Relaxation / R. C. Millikan, D. R. White // Journal of Chemical Physics. — 1963. — Vol. 39, № 12. — P. 3209–3213.
  • Molevich, N. E. Inversion of the Bulk Viscosity in Nonequilibrium Media with Heat Release and New Acoustical Properties of Such Media / N. E. Molevich // The Journal of the Acoustical Society of America. — 2008. — Vol. 123, № 5. — P. 36–91.
  • Overstability of Acoustic Waves in Heat-Releasing Gaseous Media / D. I. Zavershinskiy, N. E. Molevich, S. Belov, D. S. Riashchikov // AIP Conference Proceedings. — 2020. — Vol. 2304, № 1. — Article ID: 020028. — DOI: https://doi.org/10.1063/5.0034849
  • Yao, Z. R. Instability of Anomalous Viscosity Disks Around Young Stellar Objects / Z. R. Yao, X. Q. Li // Journal of Plasma Physics. — 2007. — Vol. 7. — P. 367–375.
  • Zavershinskiy, D. I. Amplifaction of Magnetoacoustic Waves in Optically Thin Plasma Medium with Thermal Instability / D. I. Zavershinskiy, N. E. Molevich // The Journal of the Acoustical Society of America. — 2014. — Vol. 38, № 4. — P. 619–622.
  • Zavershinskiy, D. I. Numerical Simulations of Evolution of Weak Disturbances in Vibrationally Excited Gas / D. I. Zavershinskiy, V. G. Makaryan, N. E. Molevich // The Journal of the Acoustical Society of America. — 2013. — Vol. 133, № 5_Supplement. — Article ID: 3328. — DOI: https://doi.org/10.1121/1.4805578
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp