Я.Б. Зельдович, Ю.П. Райзер - Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений

Я. Б. ЗЕЛЬДОВИЧ и Ю. П. РАЙЗЕР ФИЗИКА УДАРНЫХ ВОЛН И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ ДОПОЛНЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО »НАУКА» ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ НОСКВА 1966 бЗОИ 3 50 удК бя а АНЕ10ТАЦИЯ В книге систематически рассматривается обширный круг вопросов из различных областей физики, физической химии, астрофизики, с которыми имеет дело современная гаво- и гидродинамика.

В ией излагаются основы газовой динамики и теория ударных волн, теория переноса излучения. Иаучаются термодинамические и оптические свойства вещества при высоких температурах и давлениях, кинетика диссоциацип, ионизации и других неравновесных процессов, явления, связанные с излучением света н лучистым теплообменом в ударных волнах и при взрывах, вопросы распространения ударных волн в твердых телах и т. д. Авторам монографии нринадлежнт большое число оригинальных работ в рассматриваемой области науки, которые нашли свое отражение в книге.

Книга послужит ценным практическим пособием для широких кругов физиков, механиков и июкенеров, занимающихся прикладной физикой и новой техникой. Она будет полезна студентам и аспирантам соответствующих сйециальностей, а также всем физикам и механикам, желающим познакомиться с современным состоянием науки об ударных волнах. 3-3-2 гзз-аа ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ко второму изданию Предисловие к нервому изданию Г Л Л В Л 1 ЭЛЕМЕНТЫ ГАЗОДИНАМИКИ И КЛАССИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ УДАРНЫХ ВОЛН 11епрерывное течение невязкого и нетеплопроводного газа ' 4 1. Уравнения газовой динамяки (13). $2. Лагранжевм коордннаты (16). $ 3. Звуковые волны (18).

'а 4. Сферические звуковые волны (23). $5. Характеристики (24). $ 6. Плоское иззнтропическое течение. Инварианты Рвмана (27). 1 7. Плоское изэитропическое течение газа в ограниченном пространстве (31). $8. Простые волны (33). $9. Искажение профилей в бегущей волне конечной амплитуды. Некоторые свойства простых волн (35). $ 10. Волна разрежения (37). 6 11. Цептрировавная волна раврежевия как пример автомодельного движения газа (41). 4 12. О невозмон<ности существования цевтрированкой волны сжатия (45). Ударные волны 3 13.

Введение в газодинамнку понятия об ударной волне (46). 4 14'. Ударная адиабата (50). 4 15. Ударные волны в идеальном газе с постоянной теплоемкостью (51). $'16. Геометрическая интерпретация закономерностей ударного сжатия (54). 1 17. Невозможность су>яествованяя ударной волны раарежения в веществе с нормальными свойствами (58).

$18. Ударные волны слабой интенсивности (61). $19. Ударные волны в веществе с аномальными термодинамическими свойствами (64). Вязкость и теплопроводяость в газодинамике . 1 20. Уравнения одномерного движения газа (66). $21. Замечания о второй вявкости (69)..4 22. Замечания о поглощении авука (70).

$23. Структура и ширина фрлйта ударнор волны слабой интенсивности (70). ъ 1 Некоторые задачи . $24. Распространение прйизвольного раарыва (77). 4 25. Сильяйй взрыв в однородной йтмосфере (81>). 6 26. Приближенное рассмотрение сильного взрыва (87). 4 27. Замечантгя' о точечном взрыве с учетом противодавления (89). $28. Адяабат)>геский раалет в пустоту газового шара (91). $29. Автомоде5ль»ые регяимы равлета шара в пустоту (93). ГЛЛВЛ 11 ТЕПЛОВ(аЕ'.-ИЗЛУЧЕНИЕ И 'ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН В СРЕДЕ $1. Введение н основные понятия (96).

6 2. Механизмы испускания, поглощения и рассеяния света в газах (99). $3. Равновесное излучение и абсолютно черное тело (103). $4. Вынужденное непускание (105). $ 4а. Вынужденное излучение в классической и квантовой теориях и лазерный эффект (108). 4 5. Уравнение переноса излучения (113). $6. Интегральное выражение для интенсивности излучения (115). 4 7. Излучение плоского слоя (М7). 4 8. Эффективная или яркостная температура поверхности неравномерно нагретого тела (121).

4 9. Движение вещества с учетом лучистого теплообмена (124). 6 10. Диффузионное првближение (127). 4 М. Приближение евперед — навадэ (131). $12. Локальное равновесие и приближение лучистой теплопроводности (132). 4 13. Взаимоотношение 13 77 ОГЛАВЛЕНИЕ диффузионного приближения и приближения лучистой теплопроводности (134). т 14. Лучистое равновесие в звездных фотосферах (137).

$15. Рещение задачи о плоской фотосфере (140). $16. Позера энергии нагретого тела на иалучеиие (143). 4 17. Уравнения гндродинамики с учетом энергии и давления излучения н лучистого теплообмена (146). $18. Число квантов как инвариант классического электромагнитного поля (149). ГЛАВА П1 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОИСТВА ГАЗОВ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ Гаэ иэ невэаимодействующих частиц $1. Идеальный гаа с постоянной теплоемкостью и неизменным числом частиц (152). $2. Расчеты термодинамических функций методом статистических сумм (155). 4 3. Диссоциация двухатомных молекул (158).

$ 4. Химические реакции (163). $ 5. Ионизация и электронное воабуждевие (166). 4 6. Электронная статистическая сумма и роль энергии возбуждения атомов (171). $7. Приближенный метод расчета в области многократной ионизацин (174). з 8. Интеряоляционные формулы и эффективный показатель адиабаты (179). т 9. Ударная адиабата в условиях диссоциации и ноннзации (181).

4 10. Ударная адиабата с учетом равновесного излучения (184). 152 2. Газ из частиц с кулоновским взаимодействием 186 $11. Раареженный ионизовавный газ (186). $ 12. Плотный газ. Элементы нвантовой статистики Ферми — Дирака для электронного газа (189). з 13. Модель атома по Томасу — Ферми и сильное сжатие холодного вещества (192).

$14. Вычисление термодинамических функций высоконагретого плотного газа методом Томаса — Ферми (198). ГЛАВА 1Ч УДАРНЫЕ ТРУБЫ $1. Использование ударной трубы для изучения физико-химическои кинетики (201). 4 2. Принцип действия (202). $ 3. Элементарная теория ударной трубы (203). б 4. Электромагнитные ударные трубки (206).

$5. Методы намерений различных величии (209). 1 ГЛЛАВА Х "1 ПОГЛОЩЕНИЕ И ИСПУСКАНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ В ГАЗАХ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ 9 1, Введение. Типы электронных переходов (212). 214 Линейчатый спектр атомов 4 9. Классическая теория спектральных линий (244). з 10. Квантовая теория спектральных линий. Силы осцилляторов (2 18). 9 11. Спектр поглощения водородоподобных атомов. Замечания о влиянии линий на росселандов пробег (252).

$12. Силы осцилляторов для континуума. Теорема сумм (256). 4 13. Излучение спектральных линий (258). Полосатый спектр иолекул . 4 14. Энергетические уровни двухатомвых молекул (260). 4 15. Структура молекулярных спектров (2о4). 9 16. Принцип Франка — Кондопа (268). Непрерывный спектр 4 2. Ториозное излучение электрона в кулоновском поле иона (214). 9 2а. Тормозное излучение электрона при рассеянии нейтральным атомом (219). 4 3. Свободно-свободные переходы в нагретом новизованиом газе (222). 4 4. Эффективное сечение захвата электрона ионом с испусканием ква1гга (225). $ 5.

Эффективное сечение свяаанно-свободного поглощения света атомами и ионами (227). 4 6. Коэффициент непрерывного поглощения в газе из водородоподобных атомов (231). $7. Непрерывное поглощение света в одноатомном газе в области первой иовизацни (234). 4 8. Средние пробеги излучения при многократной ионизацяи атомов газа (238). й 8а, Поглощение света в слабононизованном газе (212). ОГЛАВЛЕНИЕ $ 17. Вероятности молекулярных переходов с испусканием света (270). 4 18. Коэффициент поглощения света в линиях (275). 6 19. Молекулярное поглощение при высоких температурах (276). $20. Уточненный расчет козффнциента молекулярного поглощения при высоких температурах (279).

4. Воздух 6 21. Оптические свойства нагретого воздуха (?81). 5. Пробой и нагревание газа под действием сфокусированного лазерного луча 4 22. Пробой (289). $23. Поглощение лазерного луча и нагревание газа после первичного пробоя (293). ГЛАВА ЧГ СКОРОСП1 РЕЛАКСАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ГАЗАХ 1. Молекулярные газы $1. Установление термодинамнчсского равновесия (298). 1 2. Возбуждение вращений молекул (300). 1 3. Уравнение кинетики для релаксации колебательной энергии молекул (302). $4. Вероятность возбуждения колебаний и время релаксации (304).

1 5. Уравнение кинетики диссоцнации двух- атомных молекул и время релаксация (309). 1 6. Скорости рекомбинации атомов и диссоциация двухатомных молекул (310). 6 7. Химические реакции и метод активированного комплекса (314). 4 8. Реакция окисления азота (319). $9. Скорость образования двуокиси азота при нысоких температурах (322). 2. Ионизацин и рекомбинация. Электронное возбуждение н дезактивация $ 10. Основные механизмы (325). 4 11. Ионизация невозбужденных атомов электронным ударом (329). з 12. Возбуждение атомов из основного состояния злектронным ударом.

Дезактивация (332). 6 13. Ионизация возбужденных атомов электронным ударом (333). $14. Ударные переходы между возбужденными состояниями атомов (337). 4 15. Ионизация и возбуждение ' ударами тяжелых частиц (339). 1 16. Фотонояизация и фоторекомбинация (341). $17. Электрон-ионная рекомбинация при тройных столкновениях (злементарная теория) (345), т 18. Более строгая теория рекомбинации при тройных столкновениях (347).