ширюються продукти вибуху стискають навколишній повітря, причому в кожен момент часу стиснутим виявляється лише повітря, що знаходиться в певному обсязі; поза цього обсягу повітря залишається в невозмущенном стані. З плином часу обсяг стисненого повітря зростає. p> Класичний приклад виникнення і розповсюдження ударних хвиль - досвід зі стиснення газу в трубі поршнем. Якщо поршень вдвигается в газ повільно, то по газу із швидкістю звуку A біжить акустична (пружна) хвиля стиснення. Якщо ж швидкість поршня НЕ мала в порівнянні зі швидкістю звуку, виникає ударна хвиля. Відстані між частинками в ударної хвилі менше, ніж у невозмущенном газі, внаслідок стиснення газу. Якщо поршень спочатку всувають в газ з невеликою швидкістю і поступово прискорюють, то ударна хвиля утворюється не відразу. Спочатку виникає хвиля стиснення з безперервними розподілами щільності R і тиску P. З плином часу крутизна передньої частини хвилі стиснення наростає, оскільки обурення від прискорено рухомого поршня наздоганяють її і підсилюють, внаслідок чого виникає різкий стрибок всіх гідродинамічних величин, тобто ударна хвиля. [2], [3]
Звук являє собою коливання щільності середовища, що поширюються в просторі. Рівняння стану звичайних середовищ таким, що в області підвищеного тиску швидкість звуку (швидкість поширення збурень) зростає. Це неминуче призводить до явища перекидання рішень, які і породжують ударні хвилі.
У силу цього механізму, ударна хвиля в звичайному середовищі - це завжди хвиля стиснення. Однак у тих системах, в яких швидкість розповсюдження збурень зменшується із зростанням щільності, буде спостерігатися ударна хвиля розрідження.
Описаний механізм пророкує неминуче перетворення будь звукової хвилі в слабку ударну хвилю. Однак у повсякденних умовах для цього потрібно занадто великий час, так що звукова хвиля встигає затухнути раніше, ніж нелінійності стають помітні. Для швидкого перетворення коливання щільності в ударну хвилю потрібні сильні початкові відхилення від рівноваги. Цього можна домогтися або створенням звукової хвилі дуже великій гучності, або механічно, шляхом навколозвукових руху об'єктів в середовищі. Саме тому ударні хвилі виникають при вибухах, при надзвукових рухах тіл (протягом газу, при якому в розглянутій області швидкості V його часток більше місцевих значень швидкості звуку A), при потужних електричних розрядах і т.д.
Введення поняття ударної хвилі приписують німецькому вченому Бернхарду Ріманом (1876).
Структура ударної хвилі
Типова ширина ударної хвилі в повітрі - 10-4 мм (порядку декількох довжин вільного пробігу молекул). Мала товщина такої хвилі дає можливість у багатьох завданнях вважати її поверхнею розриву. Але в деяких випадках має значення структура ударної хвилі. Таке завдання являє і теоретичний інтерес. Для слабких ударних хвиль гарну згоду експерименту і теорії дає модель, що враховує в'язкість і теплопровідність середовища. Для ударних хви...
