Содержание

Ноль бьет током и горит индикатор: причины, что делать? | Полезные статьи

Иногда жильцы многоквартирных домов сталкиваются с неприятной проблемой, которая выявляется часто совершенно случайно. Например – при замене розетки рачительный хозяин получает ощутимый и неожиданный удар током от нулевого провода.

В этом случае определить наличие напряжения на нулевом проводе поможет простейшая индикаторная отвертка или тестер.

 

Каким образом возникает опасное напряжение?

Происходит это по нескольким основным причинам:

  • обрыв или плохой электрический контакт нулевого проводника на питающих подстанциях, которые выступают как источники электрического тока, либо в общедомовых распределительных устройствах;
  • перекос фаз в сети;
  • повреждение изоляции.

 

Физика процесса в случае обрыва или плохого контакта рабочего ноля

Если оборвется ноль со стороны трансформаторной подстанции, то этажный щиток останется без рабочего ноля. При этом цепь протекания тока при разноименных фазах, питающих эти квартиры, замкнется от одной фазы на другую через нулевые проводники, общую нулевую шину в щите, через включенные домашние электроприборы, например холодильник.

При этом на контактах розетки возникает напряжение вплоть до 380 В. Что в свою очередь опасно не только для человека, но и для электроприборов, имеющих более низкий расчетный уровень изоляции, и неминуемо приводит к их выходу из строя.

Физика электричества в случае с перекосом фаз, возможные варианты


Перекос фаз возникает в случае, если две из трех фаз эксплуатируются с чрезмерно большой загрузкой, а третья фаза недогружена. Неравномерное распределение нагрузки по фазам особенно усугубляется во время пиков потребления в определенное время в течение суток, например вечером.

Простыми словами возникает несимметрия токов и напряжений в 3-х фазной системе, что и приводит к появлению на нулевом проводнике потенциала.

Также отклонение возникает при перегрузке в сети и из-за увеличения сопротивления нулевого провода, обусловленного возникновением высоких переходных сопротивлений в соединениях (скрутках, спайках, болтовых зажимах и т.

д.), в том числе его недостаточным для безаварийной работы сечением.

 


Повреждение изоляции

Индикация напряжения на рабочем ноле возможна в случае утечки электрического тока при повреждении изоляции домашней электропроводки или электроприборов. Особенно большой риск существует в сетях со старой электропроводкой, отслужившей свой нормативный срок, изоляция которой безвозвратно потеряла свои диэлектрические свойства.

Что делать?

Электрический ток очень опасен, поэтому самостоятельно экспериментировать с решением этой проблемы не стоит. Во всех описанных случаях лучше обратиться в электроснабжающую организацию, либо к профессиональному электрику. В подавляющем большинстве случаев требуется проведение значительных мероприятий по оценке состояния и схем как питающих, так и домашних сетей.

В качестве профилактических мер при нарушениях в работе сети стоит рассмотреть установку реле напряжения или инверторного стабилизатора. Реле напряжения отключит домашнюю сеть при обрыве ноля, а инверторный стабилизатор дополнительно к отключению имеет функционал по регулированию уровня напряжения.

Ноль бьет током и горит индикатор: причины, что делать?

Ноль бьет током: причины, что делать?

Содержание статьи:

Вполне распространённая проблема, когда ноль бьет током, может рассказать о многом. Наверняка вы не раз сталкивались с тем, что при подключении розетки или выключателя, рабочий ноль неприятно бил током. Причин этому несколько: утечка тока через пробой в изоляции, перекос фаз, а также, некоторые другие проблемы.

Данная проблема характерна для старых домов с ветхой электропроводкой в две жилы, без заземляющего контура. В данной статье строительного журнала samastroyka.ru мы рассмотрим самые частые причины, из-за которых рабочий ноль может бить током.

Ноль бьет током и горит индикатор: причины

Прежде чем лезть чинить розетку обязательно убедитесь в том, что обесточены оба проводника (фаза и ноль). Однако в старых домах на электросчетчиках стоит всего лишь один вводный автомат, который отсекает, только фазу. Поэтому, первое, на что нужно обратить своё внимание, так это на то, не перепутана ли фаза и ноль местами.

Совсем по-другому дела обстоят в том случае, когда при проверке фазы и нуля индикаторной отвёрткой, подсвечивается и тот, и другой проводник. Здесь причин может быть несколько:

  • Плохой контакт рабочего нуля на подстанции или в щитке;
  • Пробита изоляция в электропроводке, из-за чего происходит утечка тока;
  • Перекос фаз.

Сам по себе нулевой проводник (ноль) бить током не может. Однако через него может проходить опасное напряжение, и при проверке индикаторной отвёрткой или при замыкании контакта с землёй, ноль может ударить током. Чаще всего такая проблема связанна с тем, что происходит утечка тока через фазный провод, а прикасаясь к рабочему нулю, тем самым замыкается цепь, из-за чего ноль и может бить током.

Также нередко такое происходит по причине перегрузки сети или когда сопротивление нулевого проводника становится слишком большим.

Как решить проблему с «плохим» нулём

Радикальным решением данной проблема является замена старой электропроводки. Если все дело именно в ней, то найти место, где происходит утечки тока не так то и просто, как это может показаться на первый взгляд.

Поможет и заземление в доме, без которого подключение некоторых электроприборов и вовсе делать нельзя. К ним, в первую очередь, относится водонагреватель, стиральная машина и некоторые другие.

Не лишним будет проверить, не перепутаны ли фаза с нулём на вводе, а также, убедиться в отсутствии пробоя в электроприборах. Если такой пробой будет в фазе, и она попадёт на корпус электроприбора, то на нуле может оказаться опасное напряжение.

Часто причины, по которым ноль бьет током, оказываются и вовсе банальными:

  • При сильном ветре провода закидывает на ветки деревьев;
  • Кто-то ворует электроэнергию в доме, подсоединяя рабочий ноль на батареи отопления, газовые трубы и водопровод;
  • В электропроводке имеется много скруток, а также провода, сделанные из разных металлов, различное сечение проводников и т. д.

Некоторые проблемы, и вовсе, нельзя решить самостоятельно. Одной из таких, является плохой ноль на самой КТП или его частичное отгорание. В таком случае нужно обязательно обратиться за помощью в снабжающую электричеством дом компанию.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

На корпусе вашего компьютера напряжение 110 Вольт / Хабр

— У меня ноутбук бьется током, чувствую легкое покалывание. Не знаешь в чем дело?

Когда я в десятый раз услышал спор о причинах этого явления в кругу программистов с макбуками, стало понятно, что пора писать статью. Иногда этот эффект проявляется как легкая вибрация при соприкосновении кожи и металлических частей ноутбука, иногда как покалывание.

Короткий ответ: корпус вашего компьютера находится под напряжением ~110V (половина от напряжения в сети), но из-за маленькой силы тока вас не ударяет слишком сильно.

Для инженеров-электриков это банальность: по тем же причинам в домах со старой проводкой может бить током стиральная машина, когда касаешься ванны, корпус стационарного компьютера и т. д. Эта тема многократно поднималась в интернете, но до сих пор большинство людей не знает о причинах этого явления. Ситуация осложняется тем, что конструкция блока питания в европейских макбуках не позволяет избавиться от этого явления!

Почему это происходит?


Обычно неприятные ощущения покалывания возникают, когда человек касается каких-то заземленных металлических поверхностей, например радиатора батареи под столом и одновременно держит руки на металлической части компьютера. В моем случае это была заземленная металлическая кромка столешницы. Если одновременно коснуться кромки столешницы и макбука, в руках появлялось ощутимое покалывание.

И это вполне нормальная ситуация. Дело в том, что в схеме блока питания компьютера есть фильтр помех, вход фильтра выполнен на двух конденсаторах, подсоединенных с одной стороны на каждый из проводов сети 220вольт, а с другой их общая точка присоединена к корпусу. В результате получается делитель напряжения 220 вольт пополам. Отсюда появляется 110 вольт на корпусе.


Упрощенная схема фильтра помех компьютерного блока питания

На картинке выше показана упрощенная схема фильтра помех в блоке питания. Как видно, оба конденсатора подключены к защитному заземлению (желтый провод E), который в свою очередь подключен к корпусу устройства. Если блок питания подключен в розетку без заземления, то на корпусе появляется половинное напряжение от напряжения в сети. При этом ток в этой цепи протекает небольшой, но его вполне достаточно чтобы вызывать неприятные ощущения или небольшое искрение, если касаться его другим устройством с правильным заземлением. Так можно наблюдать маленькие искры при попытке соединить два устройства кабелем в случаях, когда одно из них подключено в розетку с заземлением, а другое без.

Блоки питания Apple

Как мы уже выяснили, напряжение на корпусе появляется только в случае подключения приборов в розетку без заземления. Таких розеток много в домах со старой проводкой, где заземление в розетках попросту отсутствует.


Однако даже в зданиях с современной проводкой, где в розетках есть правильно подключенное заземление, макбуки почему-то продолжают биться током. Все дело в особенностях блоков питания Apple.


Контакт заземления на блоке питания от макбука. Этот контакт связан с корпусом ноутбука.

Все блоки питания макбуков имеют съемные вилки для разных стран. Можно возить с собой в путешествия только маленький переходник и менять его при необходимости. В комплекте с макбуком всегда находится короткая вилка, которая вставляется сразу в корпус и длинная вилка на проводе. Так вот в европейских, американских и китайских коротких вилках отсутствует контакт заземления. Он есть только в британской вилке.


Короткая европейская вилка Apple не имеет контакта заземления

UPD: британская короткая вилка тоже
не имеет контакт заземления
внутри, хотя штекер заземления есть. Пруф.

И только удлиненная вилка с кабелем имеет контакт заземления. Это можно проверить, заглянув в место крепления вилки-насадки к блоку питания, внутри должны быть контакты, зажимающие шайбу заземления. Если их нет, ноутбук гарантированно будет биться током. Такое часто встречается на китайских поддельных блоках питания, даже на удлиненной розетке с кабелем.


Контакт заземления внутри съемной вилки

Заключение

Несмотря на банальность этой проблемы, мне постоянно приходится слышать новые теории ее происхождения, даже среди IT-шников. Если погуглить, находятся десятки тем, где люди жалуются на макбук под напряжением. Эта же проблема справедлива и для айфонов, подключенных к зарядному устройству.

1. How to properly ground a MacBook Pro

2. Electric shock coming from the edges of my macbook
3. MacBook Pro at 220 volts, could feel current through aluminum case

Если вас беспокоит эта проблема вот пара советов:

  • Проверьте, что в вашей розетке присутствует заземление. Иногда удлинители могут не иметь контакта заземления, хотя в розетке в стене он есть.
  • Используйте оригинальный блок питания макбука. Многие поддельные блоки питания не имеют контакта заземления
  • Используйте удлиненную вилку с кабелем. Проверьте, что контакт земли на вилке, которую вы вставляете в розетку, соединен с корпусом ноутбука или телефона.

UPDATE: Видео демонстрация

В комментариях и в личку мне написало несколько десятков человек, уверяя что показанное на картинке выше невозможно и больше напряжения выдаваемого блоком питания макбука (20V) разность потенциалов быть не может. Выкладываю видео с демонстрацией ТОГО САМОГО макбука с тем же самым мультиметром, лежащего на том же кухонном столе, на котором была сделана фотография.

Your browser does not support HTML5 video.

Весы бьются током. Причины. Возможные методы устранения. Схемы.

Примерно раз в месяц к нам приходит заявка, «весы бьют током». Железной логике заказчика трудно отказать, раз весы бьют током – значит, неисправны весы. Не вдаваясь в юридическую сторону вопроса, рассмотрим ситуацию с технической стороны.

 

Теория.

 

Более 90% современных электронных приборов имеют в своем составе импульсный блок питания. Такие блоки питания при своей работе создают большое количество ВЧ помех, которые могут уйти обратно в электрическую сеть 220В и создавать серьезную проблему для работы других устройств. Что бы такого не происходило, разработчики импульсных блоков питания ставят фильтры на входе и выходе блока питания. Рассмотрим входной фильтр, который присутствует в подавляющем большинстве качественных импульсных блоках питания. В начале публикации мы отметили, что речь будет идти о весах, поэтому в качестве примера рассмотрим схему классического импульсного блока питания с весов Mettler Toledo Tiger P 8442.

Рис.1  Входные цепи импульсного блока питания с весов Mettler Toledo Tiger P 8442.

Во входных цепях мы видим два конденсатора CY1,CY2. Эти конденсаторы играют очень важную роль. Для ВЧ помехи эти конденсаторы представляют собой короткозамкнутые проводники, в то время как остальные цепи представляют из себя довольно большое сопротивление.

 

Рис. 2.Конденсаторы CY1 и CY2 с точки зрения ВЧ помехи представляют собой короткозамкнутые проводники.

Как можно увидеть конденсаторы эффективно борются в ВЧ помехами, шунтируя их на «землю». В качестве «земли» используется третий контакт в розетке, этот же контакт со стороны весов выведен на корпус устройства. Вроде бы все идеально, но есть одно но…

С точки зрения сети переменного тока 220В и частотой 50Гц (ток низкой частоты) входная цепь выглядит несколько иначе. Так как для переменного тока, конденсатор является сопротивлением. То с точки зрения стандартной сети переменного тока 220В и частотой 50Гц входные цепи будут выглядеть следующим образом.

 

Рис.3. Конденсаторы CY1 и CY2 с точки зрения сети переменного тока 220В частотой 50Гц представляют собой сопротивления.

Особое внимание следует обратить на точку «Z», именно эта точка является корпусом весов, за которую берутся операторы и получают удар током в случае неправильного подключения. Разберемся, почему это происходит, и как сделать так, что бы этого не происходило.

Рассмотрим все возможные варианты, их три.

Вариант 1.

Идеальный. Этот вариант изображен на Рис.3. он носит скорее академический характер, чем практический – такого подключения в природе не существует, в реальном случае все обстоит гораздо сложнее.

Вариант 2.

Рис.4. Конденсаторы CY1 и CY2, в отсутствие заземления выступают в роли делителя. При переменном токе на одном полупериоде точка 1 имеет потенциал 220В, а точка 2 выступает в качестве земли. На втором полупериоде все происходит с точностью наоборот. Тем самым формируя 110В в средней точке.

Устаревший. Все реже и реже встречающийся вариант подключения, однако, имеет место быть. Суть в том, что подключение происходит только по двум проводам, ноль и фаза. В результате такого подключения конденсаторы CY1 и CY2 выступают в роли делителя и в результате в точке «Z»  появляется напряжение равное 220В/2=110В. Это довольно большое напряжение, но ток очень незначительный, хотя можно получить чувствительный удар.

 

Вариант 3.

Рис.4. Сопротивление Rпроводника заземления хоть и незначительное, но может сформировать Uпроводника до 90В.

Распространенный. Именно таким образом  подключается большинство весов на торговых точках. С точки зрения инженера-электрика – это правильно выполненная розетка и соответственно весы подключены по всем современным канонам безопасности  электрической сети переменного тока 220В. И несмотря на наличие заземления в общую работу вмешивается сопротивление проводника  от розетки до щитка. Чем больше это сопротивление тем больше потенциал в точке «Z» которая, по сути является корпусом весов, а значит оператор может оказаться под напряжением.

Рассмотрев все варианты подключения весов вернемся к первоначальному вопросу, весы бьются током – это проблема весов или электрической сети.

Чисто гипотетически можно представить, что конденсатор CY1 или CY2 вышли из строя и закоротили свои обмотки. В результате такой поломки действительно корпус весов может оказаться под фазным напряжением. Но это только в теории, на практике, по требованиям электробезопасности в эти цепи устанавливаются специальные Y-конденсаторы, которые в случае своей неисправности – ГАРАНТИРОВАНО обеспечивают полный разрыв цепи.

Таким образом, если весы бьются током, то с вероятностью 99% можно утверждать, что проблема в электрике, а точнее с заземлением.

 

Практика.

 

Как не надо делать, случаи из практики.

В розетку устанавливается дорогущий  сетевой фильтр, например типа «Pilot-L», с надеждой раз дорогой, то значит заземляет. Очень распространенное заблуждение. Хороший сетевой фильтр в отсутствии земли (вариант 2) или «резистивной земли»  (вариант 3)– это просто удлинитель с 5 розетками и не более, хуже конечно не будет, но вот лучше тоже не станет. Кроме того следует учесть, что в дорогих сетевых фильтрах использована схема с Y -конденсаторами, подключенных так же как мы рассматривали выше.

Устанавливаем источник бесперебойного питания (ИБП), там наверно точно есть заземление, а значит, весы перестанут бить током. К сожалению еще одно распространенное заблуждение, как правило встречается у компьютерных  системных администраторов, причем довольно квалифицированных. Все, то же самое, фильтр конечно в ИБП есть, но практически ничем не отличается от фильтра в сетевом фильтре или входной цепи блока питания весов. Хуже конечно не будет, но устранить проблему – не устранит.

Вызвали электрика, он, что то там прибором потыкал в розетку, и сказал с электрикой все нормально, проблема весах. Еще одна распространенное заблуждение, электрик не обманывает, с электропроводкой все нормально, но только с его (электрика) точки зрения есть земля, фаза, ноль. Но с точки зрения электробезопасности  с электропроводкой не все в порядке,  иначе весы не били бы током операторов. Тут как раз играет свою отрицательную роль сопротивление и емкость проводов (вариант 3 – Rпроводника).

Электрик пришел, прикрутил к корпусу весов медный провод, а второй конец провода хомутом прикрепил к водопроводным трубам, результат есть – весы перестали бить током. Действительно метод заземления эффективный, но не вдаваясь в глубину вопроса –  так делать нельзя.

Как надо делать.

К сожалению то, что будет написано ниже, на практике никогда не делается, даже если заказчик согласен со всеми доводами.

В помещении если используется большое количество весов делается контур заземления, в случае одних весов с корпуса весов кидается медный проводник, толщиной не менее двух диаметров подводящих проводов, до щитка и там цепляется на землю.

Почему бойлер бьет током от корпуса или через воду

Владельцы водонагревателей нередко сталкиваются с таким неприятным явлением, как удар током. Чаще всего, обычные люди не представляют, что нужно предпринять в этой ситуации. Почему водонагреватель бьет током, и опасно ли неисправное устройство? Рассмотрим самые распространенные причины того, почему бьется током бойлер или вода:

  1. “Пробивает” тэн – разрушилась оболочка и периклаз (керамическое наполнение) трубчатого электрического нагревателя. Тогда спираль, находящаяся под напряжением, будет соприкасаться с жидкостью в баке. Для диагностики снимают защитную крышку и прозванивают мультиметром нагревательный элемент. Если найден пробой, заменяем ТЭН на новый.
  2. Один из проводов прикасается к корпусу. Чтобы это проверить, снимаем пластиковую крышку снизу и внимательно осматриваем все подключения. Если какой-то из кабелей касается корпуса, надо заменить его или заизолировать.
  3. Отсутствует заземление. По правилам водонагреватель должен быть заземлен. Для этого он подсоединяется трехжильным проводом и используются современные розетки европейского типа. В своем доме можно сделать контур заземления своими руками.
  4. Неправильное подключение. При установке розетки и подсоединении накопительного нагревателя важно не перепутать ноль и землю. Обычно кабель заземления окрашен в желто-зеленый цвет. Проверяем как провода в розетке, так и подведение к аппарату. На устройстве буквой N обозначают ноль, буквой L помечают фазу. Подключение бойлера
  5. Кто-то из соседей подключил ноль на землю или металлические трубы стояка. Это делают, чтобы отматывать счетчик. Для проверки смотрим отдельно наличие напряжения на нуле и трубах при выключенном устройстве.
  6. Неисправен соседский водонагреватель. Те же проблемы могут возникнуть у соседей и через воду или по металлическим трубам будет передаваться электричество. Для проверки отключите свой бойлер и проверьте, не перестала ли щипать вода.

 

Если вы заметили, что корпус бойлера или вода бьется током, первое что нужно делать, это срочно его отключить и начать искать поломку. Пользоваться водой можно только при выключенном аппарате. Иначе электрический удар может привести к серьезной травме.

Дополнительную безопасность может гарантировать установка УЗО. Профессионально установленное заземление уводит напряжение с поверхности прибора. Без устройства защитного отключения этот процесс приводит к разрушению корпуса, неисправностям ТЭНа, ложным срабатываниям электрического автомата.

Подводя итог, можно сказать, что если бойлер хотя бы раз бил владельца током — это повод задуматься о его проверке. Хороший специалист сможет дать экспертное заключение и, в случае необходимости, устранить поломку.

Метки: бойлеры, водонагреватели, горячнее водоснабжение
Рубрика: Водоснабжение, Новости | Ваш отзыв »

Комментарии закрыты.

Электрический ток


Еще в 18 веке было доказано, что электрический ток способен оказывать сильное негативное влияние на человеческий организм. Но только спустя около века были сделаны первые описания электротравм, получаемых от воздействия постоянного тока (1863 г.) и переменного (1882 г.).

Что такое электротравма и электротравматизм?

Электротравма – повреждение человеческого организма электрическим током (электрической дугой).

Явление электротравматизма объясняется последовательностью следующих особенностей: в организме человека, случайно оказавшегося под воздействием напряжения, возникает защитная реакция. Иными словами, противостояние электрическому току начинает происходить в момент его непосредственного протекания через наше тело. В таких ситуациях происходит непросто сильное воздействие токов на организм человека, но и нарушение кровообращения, дыхания, сердечно-сосудистой и нервной системы и т. п.

Электротравму предугадать нелегко, поскольку ее получение происходит не только при непосредственном контакте с токоведущими элементами, но и при взаимодействии с электрической дугой и шаговым напряжением.

Электротравматизм хоть и случается реже других видов производственных травм, но при этом находится на первых местах среди тех повреждений, которые оцениваются тяжелыми и приводящими к летальному исходу. Наибольший процент травм, вызванных влиянием электрического тока, происходит в процессе работы на электрических установках высокого напряжения (до 1000 В). Главной причиной электротравм служит частое использование именно таких типов электрических установок, а также недостаточная квалификация работников. Безусловно, существуют агрегаты с более высоким показателем напряжения (свыше 1000 В), но, как ни странно, в их эксплуатации поражения током редки. Такая закономерность объясняется высоким профессионализмом и компетентностью обслуживающего высоковольтные установки персонала.

Самыми распространенными причинами поражения током являются:

  • прямой телесный контакт с неизолированными токоведущими частями;
  • прикосновение к деталям электрического оборудования, изготовленным из металла;
  • прикосновение к неметаллическим элементам, находящимся под сильным напряжением;
  • взаимодействие с током шагового напряжения или с электрической дугой.

Классификация поражений электрическим током

Воздействие электрического тока при протекании через человеческий организм бывает термическим, электролитическим и биологическим.

    • Термическое воздействие – сильный нагрев тканей, что нередко сопровождается ожогами.
    • Электролитическое воздействие – разложение органических жидкостей, к которым относится и кровь.
    • Биологическое воздействие – нарушение биоэлектрических процессов, раздражение и возбуждение живых тканей, частое и беспорядочное сокращение мышц.

Поражения электротоком делятся на два основных вида:

  • Электротравмы – локальные поражения тканей или органов (ожоги, знаки, электрометаллизация).
    • Электрический ожог – итог сильного нагрева током (свыше одного ампера) тканей человека. Ожог, поражающий только кожный покров, называется поверхностным; повреждающий глубокие ткани тела является внутренним. Также электрические ожоги делятся по принципу возникновения: контактные, дуговые, смешанные.
    • Электрический знак внешне выглядит как серое или бледно-желтое пятно, напоминающее мозоль. Возникает данная травма в области контакта с токоведущим элементом. В основном, знаки не сопровождаются сильной болью и по прошествии небольшого количества времени сходят.
    • Электрометаллизация – явление, при котором кожа человека пропитывается металлическими микрочастицами. Это происходит в момент, когда металл под влиянием тока испаряется и разбрызгивается. Пораженная кожа приобретает цвет, соответствующий проникшим соединениям металла, и становится шероховатой. Процесс электрометаллизации не опасен, а эффект после него по истечении некоторого времени пропадает аналогично электрическим знакам. Куда более серьезные последствия имеет металлизация органов зрения.

Помимо ожогов, знаков и электрометаллизации в число электротравм также входит электроофтальмия и различные механические повреждения. Последние являются итогом непроизвольных сокращений мышц в момент протекания тока. К ним относятся сильные разрывы кожного покрова, кровеносных сосудов, нервов, а также вывихи и переломы. Электроофтальмия – явление, представляющее собой сильное воспаление глазных яблок после воздействия УФ-лучей электрической дуги.


  • Электрический удар выражается в форме сильного возбуждения живых тканей после воздействия на них электрического тока. Как правило, данное явление сопровождается беспорядочным судорожным сокращением мышц. Исход электроударов бывает разным, на основе чего они и делятся на пять видов:
    • без потери сознания;
    • с потерей сознания, сопровождающееся нарушением функционирования сердца и дыхания;
    • с потерей сознания, но без сбоев в работе сердечно-сосудистой системы и без нарушения дыхания;
    • клиническая смерть;
    • электрический шок.

Два последних вида стоит рассмотреть более подробно.

Клиническая смерть иначе называется также «мнимой» смертью, характеризующаяся длительностью в 6-8 минут. Данное явление считается переходным состоянием от жизни к смерти, которое сопровождается прекращением работы сердца и приостановлением дыхания. По прошествии вышеуказанного периода времени начинается необратимый процесс гибели клеток коры головного мозга, что заканчивается биологической смертью. 

Распознать мнимую смерть можно по следующим признакам:

    • фибрилляция сердца (т.е. разрозненное сокращение его мышечных волокон, сопровождающееся нарушением синхронной деятельности и насосной функции) или его полная остановка;
    • отсутствие пульса и дыхания;
    • синеватый цвет кожи;
    • расширенные зрачки без реагирования на свет, как следствие недостатка кислорода в коре головного мозга.

Электрический шок представляет собой тяжелую нервнорефлекторную реакцию человеческого организма на воздействие тока. Данное явление сопровождается сильными расстройствами дыхания, функционирования кровеносной и нервной системы и др.

Организм моментально реагирует на влияние электрического тока, вступая в фазу сильного возбуждения. В этот период происходит полная реакция на причинение боли, сопровождающаяся повышением артериального давления и другими процессами. Фаза возбуждения сменяется фазой торможения, которой свойственно истощение нервной системы, слабое дыхание, попеременное падение и учащение пульса, снижение артериального давления. Все перечисленные признаки приводят организм в состояние глубокой депрессии. Электрический шок может длиться как несколько десятков минут, так и несколько суток. Итог может быть полярно разным: либо полное выздоровление, либо необратимая биологическая смерть.


Предельные значения действия тока на человека

От показателя силы тока напрямую зависит его влияние на организм человека:

  • 0,6-1,5 мА при переменном токе (50Гц) и 5-7 мА при постоянном токе – ощутимый ток;
  • 10-15 мА при переменном токе (50Гц) и 50-80 мА при постоянном токе – не отпускающий ток, который в момент прохождения через организм провоцирует сильные судорожные сокращения мышц той руки, которая сжимает проводник;
  • 100 мА при переменном (50Гц) и 300 мА при постоянном токе – фибрилляционный ток, который приводит к фибрилляции сердца.
Влияние различных факторов на степень воздействия тока

Итог влияния электрического тока на организм человека также напрямую зависит от следующих факторов:

  • длительность протекания тока. То есть, чем дольше человек находился под воздействием, тем выше опасность и серьезней нанесенные травмы;
  • специфические особенности каждого организма в данный момент: масса тела, физическое развитие, состояние нервной системы, наличие каких-либо заболеваний, алкогольное или наркотическое опьянение и др.;
  • «фактор внимания», т.е. подготовленность к возможности получения электрического удара;
  • путь тока сквозь человеческое тело. Например, более серьезную опасность несет прохождение тока через сердце, легкие, мозг. В случае, если ток обошел жизненно важные органы, риск серьезных поражений резко снижается. На сегодняшний день зафиксирован самый популярный путь прохождения тока, который называется «петлей тока» – правая рука-ноги. Петли, отнимаемые работоспособность человека более чем на трое суток, представляют собой пути рука-рука (40%), правая рука-ноги (20%), левая рука-ноги (17%).

Знание влияния электрического тока на человеческий организм крайне необходимо. Это поможет Вам в чрезвычайных ситуациях оказать правильную медицинскую помощь пострадавшему.

Торговая сеть “Планета Электрика” обладает широким ассортиментом различных средств защиты при различных работах, с которым более подробно можно ознакомиться в нашем каталоге. 

Почему птичек сидящих на проводах, не бьет током?

Что произойдет, если человек повиснет на проводах?

Люди, так же как и птицы могут прикасаться к проводу под напряжением, но в отличие от наших пернатых друзей, подлететь человек до кабеля не может. Для работы с проводами на высоте используется спецтехника.

Сегодня работу с высоковольтными проводами проводят специальные электромонтеры. Их прямой обязанностью является обслуживание линий электропередач на высоте. Работать в таких условиях можно, если используется специальное снаряжение и оборудование, обеспечивающее безопасность.

Работа с высоким электрическим напряжением очень опасна, именно поэтому каждое предприятие имеет определенные инструкции, обеспечивающие безопасные условия труда.

Человеческий организм состоит из семидесяти процентов воды, поэтому даже 0.1А тока может быть смертельным. Чтобы было более понятно, лампочка в 100 Ватт пропускает через себя ток 0.5 Ампер и достаточно буквально пол секунды для того, чтобы сбился ритм сердца, и оно остановилось.

Сегодня в интернете можно увидеть множество видеоматериала, в котором показывают, как парашютисты приземляются на высоковольтные линии передач. При правильном поведении в подвешенном состоянии, можно остаться живым и дождавшись отключения питания спуститься на землю.

Очень часто в домашних условиях происходят ситуации, когда необходимо исправить проводку под напряжением. Если не иметь определенных знаний и опыта, то лучше доверить данные работы профессионалам, которые знают и могут выполнять даже соединение проводов под напряжением.

Если пропал свет, то проверить напряжение, можно специальным индикатором. Однако не стоит после такой проверки сразу же хвататься за оголенные провода, ведь возможно индикатор просто не работает, и тогда есть вероятность получить удар током. Для предотвращения такой неприятности можно проверить напряжение рукой, но только наружной частью ладони.

Если за провод под напряжением взяться ладонью, то под воздействием тока, рука сжимается и отцепиться от кабеля будет проблематично. Пользуясь наружной частью ладони, вы почувствуете воздействие напряжения на руку, но при этом можно оторвать руку, тем самым избежав больших неприятностей.

Проблема «птичьих» отключений

Пока большинство людей считает, что птицы не подвержены ударам тока на ВЛ, данные статистики говорят о других результатах. В частности, большинство электрокомпаний США (если быть точным около 87%) связывают многие отключения распредсетей с птицами. Заметим, что подобные проблемы в той или иной мере характерны и для России, причем в определенных регионах «птичьи» отключения требуют принятия радикальных мер.

Следует заметить, что больший вред электрохозяйству приносят не сами птицы, а их экскременты. Попадая на изоляторы, и другое электрохозяйство, они могут вызвать короткое замыкание. Причем так отличиться могут и некрупные птицы, если соберутся в достаточном количестве.

Коллективные сидки опасны также тем, что вес стаи может сильно оттянуть силовые линии ЛЭП. Когда пернатые одновременно покинут ВЛ, ее провода могут при выпрямлении перехлестнуться, что спровоцирует КЗ. Избежать этого можно усилив ВЛ путем установки двойного провода.

Не так часто встречаются и более экзотические причины «птичьих» отключений, например, дятлы, разрушающие деревянные опоры или пернатые, поедающие ребра изоляторов, изготовленных на полимерной основе.

Не меньшую проблему создают попытки гнездования на опорах. При постройке гнезд птицам попадаются не только ветки, а и куски провода, которые принесенные в гнездо могут зашунтировать изоляторы или вызвать межфазное замыкание.

Гнездо на опоре

Даже если в гнездах не будет проводов или других токопроводящих элементов, такая конструкция, намокнув во время дождя, может создать угрозу замыкания.

В каких случаях птица погибнет на проводах

Если пернатое село на провод, его не убьет. Но это справедливо, когда она сидит держась обеими лапками за один провод. Но вот если случайно крупный аист или орёл заденет крылом, а часто случается именно так, соседний провод (другой фазы) или опору — произойдет удар и смерть. При прикосновении к соседней фазе получается межфазное замыкание через тело. При касании опоры — замыкание на землю. Оба вида замыкания характеризуются большим током.

Также она погибает, когда в клюве несёт что-то длинное, например кусок проволоки — им легко можно перемкнуть фазы. Даже если это ветка, особенно, если она влажная, при напряжении в тысячи вольт она станет неплохим проводником.

Третий случай в сырую, пасмурную или дождливую погоду. Влага и ионизированный воздух способствуют поражению электричеством.

Ну и напоследок ответим еще на один достаточно любопытный вопрос — «Можно ли человеку повторить птичий опыт?». Теоретически можно, но пробовать крайне не советуем. Сложно представить способ, как можно оказаться на такой высоте, ведь допрыгнуть до ЛЭП — сомнительная затея. Хотя электромонтёры-высоковольтники подобным образом обслуживают линии. Но делают они это, соблюдая ряд мер по технике безопасности и используют соответствующие инструменты и экипировку.

Также рекомендуем просмотреть видео, на котором доходчиво объясняется, почему птице не бьет током, когда они сидят на проводах:

Материалы по теме:

  • Какой электрический ток опаснее для человека
  • Как оказать первую помощь при поражении током
  • Как защитить провода от кошек и собак

Почему на человека элементарные законы физики не распространяются?

А кто вам сказал, что они на человека не распространяются? То, что человека бьет током при касании к оголенному проводу, совсем не значит, что он лишен «птичьих суперспособностей». Объясню на примере.

Представим ту же картину, только уже с человеком. Итак, человек стоит на земле и рукой касается провода. Что произойдет? Правильно, его ударит током. Но почему?

Потому, что человек стоит на земле, а значит становится проводником электрического тока от одного потенциала к другому. Ведь земля – это потенциал с минимумом заряженных частиц, а провод – с максимумом. Вот и выходит, что при касании человека, стоящего на земле, круг замыкается и проходит электрический ток.

Уловили в чем разница между птицей и человеком? Верно, птица летает и не касается другого потенциала, кроме провода. А человек стоит, и одновременно связан с двумя потенциалами.

Но что бы было, если бы человек имел крылья и летал, как птица? Вполне вероятно, что реакция была бы, как и в случае с птицей – ее бы не было. Человек в таком случае тоже стал бы потенциалом, как и птица.

Но человек не может летать, поэтому смысла думать над этой теорией нет. Благо человечество придумало массу техники, которая способна позволить человеку дотрагиваться до электричества без вреда для здоровья.

Это интересно: Поиск места повреждения кабеля — методы, видео, приборы

Как уберечь людей и птиц от поражения током?

Электрический ток – опасный «враг», с которым не следует шутить. Чтобы обезопасить вас и объяснить, как можно предостеречь птиц от беды, дам несколько дельных советов в этом направлении.

СоветыОписание
Совет №1.Никогда не прикасайтесь к оголенным проводам. Даже в том случае, если нужно проверить, не пропало ли электричество. Для таких манипуляций существует специальный индикатор.
Совет №2.Даже если ситуация безвыходная, и вам нужно прикоснуться к части провода (скажем, во время ремонта), делайте это только тыльной стороной руки. Если дотронетесь ладонью, вас от удара током «замкнет», и вы не сумеете разжать руку.
Совет №3.Всегда отключайте электричество при проведении ремонтных работ с проводкой. Не шутите, и не думайте, что обойдется. На кону ваша жизнь.
Совет №4.Чтобы обезопасить жизнь наших пернатых друзей, позаботьтесь о том, чтобы уполномоченные службы установили «птицезащитные устройства» — небольшие приспособления, которые мешают птицам сесть на опасный провод. В наше время тенденция к их установке набирает оборотов, но не слишком быстро.

Птицезащитные устройства на проводах

Объяснение, почему птиц на проводах не ударяет током:

История из жизни, почему именно маленьких птиц не бьёт током на проводах

Когда я была маленькой, нередко задумывалась над тем, почему птиц не поражает током в тот момент, когда они находятся на линии электропередач. Что сказать, я была любознательным ребенком.

Мой дедушка в силу того, что я еще ничего не смыслила в физических понятиях, объяснил мне это так: маленьких птиц не ударяет током, потому что они отлично держат равновесие и на проводах не качаются. Конечно, объяснение было более, чем «детское», но меня ответ устроил.

И только став старше, я поняла, что дедушка говорит правду. Ведь только маленьких птиц, которые сидят смирно на одном проводе током не бьет. А взять, к примеру, орла. Ведь он большой, и когда будет садиться, наверняка, зацепит соседний провод. Вот тогда от беды не уйти.

Надеюсь, вы сумели разобраться, почему птиц не бьет током на проводах. На самом деле сложного тут ничего нет, достаточно разобраться с элементарными физическими величинами.

Объяснение на примере из жизни

Представьте себе, если вам нужно было сходить в свой местный магазин, чтобы купить хлеба и молока. Вы можете выбрать один из двух возможных маршрутов: по хорошей ровной тропинке или через грязное болото. Вероятнее всего, вы выберете пешеходную дорожку, потому что по ней пройтись гораздо легче. Именно это и делает электричество, оно движется по самому простому пути, который мы называем путем наименьшего сопротивления. Инженеры специально проектируют провода так, что электричество легко движется по ним.

С другой стороны, наши тела и тела птиц оказывают большое сопротивление электричеству, спускающемуся по ним. Поэтому электричество будет преимущественно продолжать движение вниз по проводу, поскольку это более легкий путь для него, чем прохождение через птицу. Именно по этим причинам наши пернатые друзья могут с радостью сидеть на линиях электропередач, не превращаясь в курочек-гриль.

Объяснение ученых, почему птиц не бьёт током на проводах

Итак, мы выяснили, что приводит в действие электрический ток. Для его прохождения необходим потенциал, количество заряженных частиц в котором больше или меньше.

Предположим, у нас есть провод и есть птица. Провод является потенциалом с определенным количеством заряженных частиц. Для того, чтобы он ударил током, ему нужно соприкоснуться с другим потенциалом.

Теперь представляем, что на провод села птица. Ее током не ударило. Почему? Потому что птица не является другим потенциалом. Она ведь не провод, она не содержит в себе большее или меньшее количество заряженных частиц.

Даже наоборот, из-за того, что она села обеими лапками на один провод, а ее лапки находятся на одном уровне и на небольшом расстоянии, птица сама становится потенциалом. Но не с другим количеством частиц, а дополнительным потенциалом провода.

А если потенциалы одинаковы, то есть, количество заряженных частиц в них одинаково, то ток не «пойдет». Таким образом и птицу током провод не ударит.

В такой ситуации, когда птица садится на провод и становится его потенциалом, электрический круг не замыкается, электрический ток не проходит, птица остается жива-здорова.

К тому же, есть и другие сопутствующие факторы, которые препятствуют удару током.

Первое – это воздух, который окружает птицу и провод. Воздух, как известно, диэлектрик, поэтому он не может вызвать реакцию тока.

Второе – лапки птицы. Они настолько малы и защищены специальным отталкивающим покрытием, что попросту препятствуют навредить невинной птичке.

В итоге получаем следующую картину.

Выходит, что объяснение такой странности более, чем банально. Это совсем не чудо, как кажется многим, это всего лишь законы физики и природы.

Борьба с «птичьими» отключениями

В ПУЭ есть пункт, посвященный данной проблеме (п.5.7.10). В нем сказано, что в местах большого скопления птиц, образующих интенсивные загрязнения пометом изоляторов, а также в зонах гнездовий необходимо производить установку специальных отпугивающих устройств, не наносящих урон пернатым. Поскольку более подробная информация в Правилах об отпугивающих устройствах отсутствует, обратимся к опыту других стран.

В частности, в США, чтобы не допустить задевания крупными птицами фазных проводов, увеличивают размеры верхних стоек опор. Их высота увеличена по сравнению со стандартными моделями на 40,0 см, а длина со стороны траверсы на 30,0 см.

Что касается проблемы массовых гнездований на электроопорах, то единственным эффективным решением остается установка специальной площадки, где имеется «заготовка» гнезда. Сбрасывание гнезд (в период их покидания) не дает результатов, на следующий год гнезда будут восстановлены. Попытки лишить пернатых материала для постройки, также оказались бесполезными.

Одно время в местах посадки и гнездований устанавливались специальные стальные «ежи». Способ оказался эффективным, но был запрещен экологами ввиду высокой вероятности ранения птицы при попытке посадки. Замена стальных прутьев на пластиковые дала обратный эффект, птицы стали перекусывать прутья и использовать их в качестве материалов для гнезд. По итогу электрокомпаниям пришлось вернуться к установке специальных площадок для гнезд.

Для защиты от птичьего помета помогает установка специального «зонтика» над гирляндой изоляторов. Сейчас многие производители выпускают различные модели полимерных изоляторов, у которых верхнее ребро существенно больше, чем у остальных изоляторов.

Полимерные изоляторы: 1) – обычный; 2) с защитным зонтиком

Диаметр такого верхнего ребра около 45,0-50,0 см, что является отличной защитой, как от дождевых капель, так и помета. Заметим, что попытки отпугивания птиц при помощи специальных устройств и макетов, имитирующих хищные виды, нужный эффект оказывался непродолжительное время. Через несколько недель пернатые привыкли к репеллентам и перестали их замечать.

Почему птицы сидят на проводах

На линиях электропередач пернатые сидят по той же причине, что и на деревьях:

  • удобно сидеть;
  • безопасно находиться, так как не доберутся хищники;
  • много места, может разместиться целая стая.

Птицам периодически необходимо отдыхать. Для этого нужен так называемый присад. Сухожилия лапок у птиц устроены таким образом, что позволяют животному подолгу держаться на объектах подходящего диаметра без усилия мышц. Провода для этого отлично подходят. В качестве присадов их выбирают небольшие и средние пернатые, а вот крупные, например, орлы, предпочитают столбы.

Одна из причин, по которой птицы выбирают для отдыха провода — возможность разместиться вместе с сородичами

На линии электропередач птицы не только отдыхают между полётами, но и чистят перья, общаются друг с другом, могут даже охотиться на пролетающих мимо насекомых.

В каких случаях птицу на проводах ударит током

Когда птица просто садится на кабель под напряжением, то ее не убьет и даже не тряхнет при условии, что обе лапки находятся на одном и том же проводе.

Током может ударить птицу крупных размеров, таких как аиста, орла или прочих крупных особей. Птица во время полета или приземления на провода может соприкоснуться крыльями с разными потенциалами, в результате чего произойдет удар электрическим током и пернатое погибнет. Если соприкосновение происходит между проводами фазы или заземленной опорой, то смерть птицы неизбежна, так как происходит своего рода короткое замыкание.

При таком замыкании тело птицы подвергается удару электрическим током в несколько тысяч Ампер, от которого выжить практически невозможно.

Еще птицу может убить током, если во время приземления на провода у нее в клюве будет какой-то предмет, проводящий электричество (проволока, мокрый шнурок или влажная ветка). С напряжением в несколько тысяч Вольт даже слабое прохождение тока может убить птицу.

Также птичку может ударить электричеством, если воздух достаточно влажный, а напряжение в проводах очень высокое. Ионизированный влажный воздух способен проводить электрический ток, что может негативно сказаться на здоровье и жизни птички.

путь ударного тока | Электробезопасность

Как мы уже узнали, электричество требует непрерывного протекания полного пути (цепи). Вот почему удар, полученный от статического электричества, является только мгновенным толчком: течение тока обязательно кратковременно, когда статические заряды между двумя объектами уравниваются. Подобные самоограниченные шоки редко бывают опасными.

Без двух точек контакта на теле для входа и выхода тока, соответственно, опасность поражения электрическим током отсутствует. Вот почему птицы могут спокойно отдыхать на высоковольтных линиях электропередачи, не подвергаясь электрошоку: они контактируют с цепью только в одной точке.

Для того, чтобы ток протекал по проводнику, должно присутствовать напряжение, которое его мотивирует. Напряжение, как вы должны помнить, всегда относительно между двумя точками . Не существует такого понятия, как напряжение «на» или «в» одной точке цепи, и поэтому птица, контактирующая с одной точкой в ​​вышеуказанной цепи, не имеет напряжения, приложенного к ее телу, чтобы установить ток через нее.

Да, хотя они опираются на , две ножки , обе ступни касаются одного и того же провода, что делает их электрически общими . С точки зрения электричества, обе птичьи лапы соприкасаются с одной и той же точкой, поэтому между ними нет напряжения, которое могло бы стимулировать ток через тело птицы.

Это может привести к мысли, что невозможно получить поражение электрическим током, прикоснувшись только к одному проводу. Как птицы, если мы будем касаться только одного провода за раз, мы будем в безопасности, верно? К сожалению, это не так.В отличие от птиц, при контакте с «живым» проводом люди обычно стоят на земле.

Часто одна сторона энергосистемы будет намеренно подключена к заземлению, и поэтому человек, касающийся одиночного провода, фактически устанавливает контакт между двумя точками в цепи (провод и заземление):

Символ земли – это набор из трех горизонтальных полос уменьшающейся ширины, расположенный в нижнем левом углу показанной схемы, а также у ступни человека, которого ударили током.В реальной жизни заземление энергосистемы представляет собой какой-то металлический проводник, закопанный глубоко в землю для максимального контакта с землей.

Этот провод электрически подключен к соответствующей точке соединения в цепи толстым проводом. Заземление жертвы осуществляется через ноги, которые касаются земли.

В этот момент в уме ученика обычно возникает несколько вопросов:

  • Если наличие точки заземления в цепи обеспечивает легкую точку контакта для кого-то, чтобы получить удар током, зачем вообще она в цепи? Разве схема без заземления не была бы безопаснее?
  • Человек, которого шокирует, вероятно, не ходит босиком. Если резина и ткань являются изоляционными материалами, то почему их обувь не защищает их, предотвращая образование цепи?
  • Насколько хорошим проводником может быть грязь ? Если вы можете получить ток, протекающий через землю, почему бы не использовать землю в качестве проводника в наших силовых цепях?

В ответ на первый вопрос, наличие намеренной точки «заземления» в электрической цепи должно гарантировать, что одна сторона безопасна для контакта.Обратите внимание, что если бы наша жертва на приведенной выше диаграмме коснулась нижней стороны резистора, ничего бы не произошло, даже если бы их ноги все еще касались земли:

Поскольку нижняя сторона схемы надежно соединена с землей через точку заземления в нижнем левом углу схемы, нижний проводник схемы выполнен электрически общим с землей. Поскольку между электрически общими точками не может быть напряжения, на человека, контактирующего с нижним проводом, не будет напряжения, и он не получит удара током.

По той же причине провод, соединяющий цепь с заземляющим стержнем / пластинами, обычно остается оголенным (без изоляции), так что любой металлический объект, о котором он задевает, будет электрически общим с землей.

Заземление цепи гарантирует, что по крайней мере одна точка в цепи будет безопасна для прикосновения. Но как насчет того, чтобы оставить цепь полностью незаземленной? Разве это не сделало бы человека, прикасавшегося только к одному проводу, так же безопасно, как птицу, сидящую на одном проводе? В идеале да.Практически нет. Посмотрите, что происходит без земли:

Несмотря на то, что ноги человека все еще соприкасаются с землей, любая точка в цепи должна быть безопасной для прикосновения. Поскольку не существует полного пути (цепи), проходящего через тело человека от нижней стороны источника напряжения к верхней, нет возможности установить ток через человека.

Однако все это может измениться из-за случайного заземления, например, если ветка дерева касается линии электропередачи и обеспечивает соединение с землей:

Такое случайное соединение проводника энергосистемы с землей (землей) называется замыканием на землю .

Замыкания на землю

Замыкания на землю могут быть вызваны многими причинами, в том числе скоплением грязи на изоляторах линий электропередач (создание пути грязной воды для тока от проводника к полюсу и к земле, когда идет дождь), проникновением грунтовых вод в подземные проводники линии электропередачи. , и птицы, приземляющиеся на линии электропередачи, перемыкая линию к полюсу своими крыльями.

Учитывая множество причин замыканий на землю, они имеют тенденцию быть непредсказуемыми. В случае с деревьями никто не может гарантировать , с каким проводом могут соприкасаться их ветви.Если бы дерево задело верхний провод в цепи, это сделало бы верхний провод безопасным для прикосновения, а нижний опасным – как раз противоположность предыдущему сценарию, когда дерево касается нижнего провода:

Если ветка дерева соприкасается с верхним проводом, этот провод становится заземленным проводом в цепи, электрически общим с заземлением. Следовательно, между этим проводом и землей нет напряжения, а есть полное (высокое) напряжение между нижним проводом и землей.

Как упоминалось ранее, ветви деревьев являются лишь одним потенциальным источником замыканий на землю в энергосистеме. Рассмотрим незаземленную энергосистему без соприкосновения деревьев с деревьями, но на этот раз с двумя людьми, касающимися отдельных проводов:

Когда каждый человек стоит на земле, контактируя с разными точками цепи, путь для электрического тока проходит через одного человека, через землю и через другого человека. Несмотря на то, что каждый человек думает, что он в безопасности, только коснувшись одной точки в цепи, их совместные действия создают смертельный сценарий.Фактически, один человек действует как замыкание на землю, что делает его небезопасным для другого человека.

Именно поэтому незаземленные энергосистемы опасны: напряжение между любой точкой цепи и землей (землей) непредсказуемо, потому что замыкание на землю может возникнуть в любой точке цепи в любое время. Единственный персонаж, который гарантированно будет в безопасности в этих сценариях, – это птица, которая вообще не связана с землей!

Надежно подключив обозначенную точку цепи к заземлению («заземлив» цепь), по крайней мере, безопасность может быть обеспечена в этой точке.Это большая гарантия безопасности, чем полное отсутствие заземления.

Отвечая на второй вопрос, обувь с резиновой подошвой или действительно обеспечивает некоторую электрическую изоляцию, чтобы помочь защитить кого-то от проведения электрического тока через ступни. Однако наиболее распространенные конструкции обуви не являются электрически «безопасными», поскольку их подошва слишком тонкая и не из подходящего материала.

Кроме того, любая влага, грязь или токопроводящие соли из пота тела на поверхности или через подошвы обуви могут поставить под угрозу ту небольшую изоляционную ценность, которая должна была изначально иметь обувь.Есть обувь, специально предназначенная для опасных электромонтажных работ, а также толстые резиновые коврики, на которых можно стоять во время работы с цепями под напряжением, но эти специальные детали должны быть в абсолютно чистом и сухом состоянии, чтобы быть эффективными.

Достаточно сказать, что обычной обуви недостаточно, чтобы гарантировать защиту от поражения электрическим током от электросети.

Исследования контактного сопротивления между частями человеческого тела и точками контакта (например, с землей) показывают широкий диапазон цифр (информацию об источнике этих данных см. В конце главы):

  • Контакт для рук или ног, с резиновой изоляцией: обычно 20 МОм.
  • Контакт ступни через кожаную подошву обуви (сухой): от 100 кОм до 500 кОм
  • Контакт ступни через кожаную подошву обуви (мокрый): от 5 кОм до 20 кОм

Как видите, резина не только является гораздо лучшим изоляционным материалом, чем кожа, но и присутствие воды в пористом веществе, таком как кожа , значительно снижает электрическое сопротивление.

Отвечая на третий вопрос, грязь – не очень хороший проводник (по крайней мере, когда она сухая!). У него слишком плохой проводник, чтобы поддерживать постоянный ток для питания нагрузки. Однако, как мы увидим в следующем разделе, требуется очень мало тока, чтобы ранить или убить человека, поэтому даже плохой проводимости грязи достаточно, чтобы обеспечить путь для смертельного тока при наличии достаточного напряжения, как обычно находится в энергосистемах.

Некоторые шлифованные поверхности лучше изолируют, чем другие. Например, асфальт на масляной основе имеет гораздо большее сопротивление, чем большинство видов грязи или камней. Бетон, с другой стороны, имеет довольно низкое сопротивление из-за внутреннего содержания воды и электролита (проводящего химического вещества).

ОБЗОР:

  • Поражение электрическим током может произойти только при контакте между двумя точками цепи; когда на тело жертвы подается напряжение.
  • Цепи питания
  • обычно имеют обозначенную точку, которая «заземлена»: прочно соединена с металлическими стержнями или пластинами, закопанными в грязь, чтобы гарантировать, что одна сторона цепи всегда находится под потенциалом земли (нулевое напряжение между этой точкой и землей).
  • Замыкание на землю – это случайное соединение проводника цепи с землей (землей).
  • Специальная изолированная обувь и коврики предназначены для защиты людей от ударов через заземление, но даже эти части снаряжения должны быть в чистом, сухом состоянии, чтобы быть эффективными. Обычная обувь недостаточна для защиты от ударов, изолируя ее владельца от земли.
  • Хотя грязь – плохой проводник, она может проводить достаточно тока, чтобы ранить или убить человека.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

% PDF-1.4 % 1 0 объект > поток 2011-09-08T10: 51: 47-05: 00pdftk 1.12 – www.pdftk.com2022-01-06T01: 57: 32-08: 002022-01-06T01: 57: 32-08: 00iText 4.2.0 от 1T3XTStampPDF Batch 5.1 18 января 2010 г., 9.0.1uuid: 50169128-1dd2- 11b2-0a00-d1a000006000uuid: 50169130-1dd2-11b2-0a00-000000000000application / pdf

  • You Lin
  • Romain Perriot
  • Василий В. Жаховский
  • Xiang Gu
  • Carter T. White
  • Иван И. Олейник
  • конечный поток эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > поток xXn6 ߯! opE +] UzS # p6ΐ3 $%. 7 CUl} \ ym0çgT6dTufH0 $ 439

    Reality Shock для медсестер – портал ConnectED

    Марлен Крамер ввела термин «шок реальности» в своей новаторской книге 1974 года «Шок реальности: почему медсестры уходят от медсестер» . Эта теория все еще верна для тех, кто переходит к практике сегодня, 42 года спустя.

    Reality shock предполагает теорию о том, что новички в медсестринской профессии проходят через переходный этап обучения и роста. Этот процесс характеризуется четырьмя фазами: медовый месяц, шок, выздоровление и разрешение.

    Фаза медового месяца

    Фаза медового месяца – это период волнений и взглядов на мир через «розовые очки», новые выпускники очень рады присоединиться к профессии и стремятся узнать как можно больше.

    СОВЕТ: Важно установить первые узы доверия и уважения между новыми медсестрами и их наставниками во время фазы медового месяца, поскольку это будет основой для преодоления будущих фаз.

    Фаза разряда

    Новая медсестра наиболее уязвима во второй фазе, фазе шока, так как именно в этот момент проявляются негативные чувства по отношению к новой профессии. Это часто случается, когда новая медсестра понимает, что ожидание новой роли несовместимо с повседневными обязанностями, и возникают новые должностные обязанности. Когда медсестра находится в отрицательном состоянии, они рискуют уволиться, покинуть свое отделение , или выгореть.

    СОВЕТ: Критические стратегии для облегчения фазы шока включают: поиск наставника для руководства, забота о себе физически и эмоционально (обязательно высыпайтесь, правильно питайтесь и часто смейтесь) и развитие сети поддержки, в который обычно входят и другие медсестры.

    Фаза восстановления

    Далее идет фаза восстановления; новые медсестры начинают восхождение к положительной стороне. Они могут смотреть со всех сторон и видеть рабочие реалии с более открытой точки зрения.

    СОВЕТ: Чтобы медсестры оставались на этапе восстановления и переходили к следующему этапу, важно, чтобы они получали конструктивную критику, понимали свои роли и обязанности и получали надежных наставников.

    Фаза разрешения

    Четвертый и последний этап, который обычно длится около года, – это этап разрешения проблемы.Это когда медсестра может увидеть роль в перспективе и полностью внести свой вклад в профессию.

    СОВЕТ: Несмотря на то, что медсестра проходит этап разрешения проблем, важно постоянно помогать им сохранять положительные стороны своей работы, чтобы поддерживать постоянное счастье и успех в карьере.


    4,88 / 5 (26)

    Структура удара для двухфазной модели континуальной смеси с семью уравнениями

    1.Введение

    Широко известно, что детонация твердых взрывчатых веществ в конденсированной фазе сильно зависит от их гетерогенной природы. Однако даже сегодня при моделировании детонаций в таких взрывчатых веществах используется однофазный взгляд на проблему: свежее и полностью сгоревшее взрывчатое вещество находится в состоянии термодинамического равновесия, имеет те же давление и температуру, а также с термодинамикой взрывчатого вещества. взрывчатое вещество задается простым уравнением состояния смеси. Учитывая, что процесс воспламенения при ударном ударе, как полагают, начинается в узкой и неоднородной зоне подъема ударной волны, где неоднородности при ударном нагреве приводят к локализованным «горячим точкам» реакционного воспламенения, такая однофазная точка зрения кажется противоречащей физике.Безусловно, можно отрегулировать (и часто это делает) то, что можно условно назвать химией реакции, чтобы компенсировать слабость термодинамики, но это вряд ли кажется рецептом для успеха [1]. Усовершенствованием является двухфазная модель [2,3], в которой твердое взрывчатое вещество и газообразные продукты реакции рассматриваются как две отдельные фазы. Помимо горения, модели двухфазной смеси использовались для описания гидродинамики физических систем, состоящих из континуумов разделенных фаз в различных контекстах.Примеры включают потоки пузырьковой жидкости [4,5] и потоки жидкости с твердыми частицами [6]. В этой статье мы изучаем фундаментальную проблему, связанную с этими моделями, с точки зрения теории смеси сплошных сред.

    Предполагается, что фазы занимают отдельные, неперекрывающиеся физические области пространства, при этом термодинамика каждого материала описывается отдельным чистым фазовым уравнением состояния (EOS) материала. Эти смеси могут показывать потоки, которые весьма необычны и отличаются от более известных потоков, наблюдаемых для газовых смесей, для которых предполагается, что различные молекулярные частицы тесно перемешаны и которые описываются одним уравнением состояния смеси.Для двухфазных смесей взаимодействия между различными континуумами происходят через «силы», которые действуют через контактирующие поверхности континуумов. В этом представлении о непрерывной смеси механика описывается отдельным набором законов сохранения (массы, импульса и энергии) для каждой фазы, а не просто одним набором законов сохранения для массы, импульса и энергии смеси. Взаимодействие между двумя континуумами часто моделируется с помощью алгебраических исходных терминов, называемых обменными членами, которые добавляются к законам сохранения отдельных фаз, которые перемещают массу, импульс и энергию между фазами. Это резко контрастирует с моделями однофазной смеси, где условия градиента потока, такие как межвидовая диффузия компонентов, тепло и т. Д., Отвечают за перенос массы, количества движения и энергии через систему. Дополнительная переменная, объемная доля любой фазы, необходима в формулировке континуальной смеси, чтобы можно было определить плотность смеси по плотности отдельных фаз и т. Д. Добавление объемной доли к переменной, установленной для непрерывных смесей, затем оставляет нас модель 7-Equation, в которой переменными являются плотность, скорость частиц и давление для каждой фазы, а также объемная доля одной из фаз φs.Здесь мы назначаем φs твердой фазе (ам) и называем другую фазу газовой фазой (g) с объемной долей газовой фазы, заданной условием насыщения, φg = 1-φs.

    При правильном построении дифференциальные уравнения в частных производных (УЧП) для двухфазной смеси сплошной среды являются гиперболическими [2], и поэтому могут поддерживать толчки как разрывы. В двухфазной постановке это достигается путем предположения, что φs адвентируется со скоростью частиц твердой фазы, а скорость его изменения определяется исходным членом, который является чисто алгебраической функцией других зависимых переменных задачи. Несмотря на гиперболичность, уравнения не могут быть записаны в форме сохранения из-за появления “ сопла ” PN∂φs / ∂x в качестве одного из членов обмена (сила, оказываемая давлением сопла PN на твердую фазу со стороны прохождение газовой фазы через градиент φs). Таким образом, полный набор условий скачка уплотнения для каждой фазы не может быть записан без некоторых дополнительных предположений о течении [7]. Основываясь на нашем выборе PDE для φs, здесь мы предполагаем, что φs является непрерывным, что приводит к тому, что для модели существует стандартный набор условий скачка скачка индивидуальной фазы.Однако условия скачка уплотнения для смеси записать нельзя.

    Когда члены межфазного взаимодействия, которые определяют межфазные разности скорости частиц и давления в направлении равновесия, являются быстрыми, система из семи УЧП для структуры скачка уплотнения может быть сведена к системе трех обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ), описывающих динамика, связанная с условиями обмена, и четыре алгебраических условия сохранения массы каждой фазы, а также количества движения и энергии смеси, все это часть узкой ударной зоны. Как только мы укажем скорость удара, D , структура удара будет замкнутой конфигурацией системы, которая затем позволяет определить структуру и конечное состояние удара. Эта дифференциально-алгебраическая система для структуры скачка уплотнения для модели смеси сплошных сред заменяет члены вязкости, диффузии и теплопередачи в модели уравнения состояния одинарной жидкости смеси для структуры скачка уплотнения. PDE, моделирующие непрерывную смесь, являются гиперболическими, тогда как PDE для одножидкостной модели являются параболическими.Эту классическую картину структуры одножидкостного скачка уплотнения можно найти в классических текстах по неравновесной термодинамике [8]. Это различие в математическом типе приводит к очень разным «структурам скачков уплотнения» для модели смеси сплошных сред, включая множественные скачки сплошности внутри таких структур скачков уплотнения, а не в основном гладкие вязкоподобные скачки уплотнения, которые встречаются в моделях с одной жидкостью.

    План нашей презентации следующий. В Разделе 2 мы устанавливаем базовую модель 7-Equation [2] и объясняем различные условия межфазного обмена.Затем мы утверждаем, что межфазное скоростное взаимодействие (сопротивление) и межфазное уравновешивание объемной доли (уплотнение) происходят быстро, что приводит к нашей сокращенной модели [9]. В контексте, который это обеспечивает, мы утверждаем, что структура разрыва для модели 7-Equation связывает два состояния равновесия, состояние без толчка и конечное состояние разряда редуцированной модели. Раздел 2 заканчивается представлением форм уравнения состояния застывшего газа, которые мы используем в этом исследовании. В разделе 3 мы устанавливаем три ОДУ и четыре алгебраических условия, которые управляют проблемой структуры ударной волны.В разделе 4 мы обсуждаем математические свойства этой задачи, в том числе линеаризованные решения относительно двух точек равновесия (состояния без сотрясения и сотрясения) и возможные трансзвуковые переходы, которые могут происходить внутри ударной структуры. Это также включает краткое обсуждение расширения понятия «критические точки» для системы из двух ОДУ до системы из трех ОДУ, управляющих структурой шока в нашей задаче. В разделе 5 мы обсуждаем кривые равновесия, которые определяют начальное и конечное состояния ударной структуры, и показываем, как эти состояния связаны между собой.В разделе 6 также обсуждается зависимость формы кривых равновесия от скорости волны D и объемной доли φs. Мы показываем примеры ударных структур для различных двухкомпонентных смесей, подчеркивая, как эти структуры зависят от УС и начальной объемной доли φs0 в неповрежденном материале. В разделе 7 мы завершаем некоторые наблюдения о чувствительности конечного состояния ударной волны к параметрам задачи и приводим доводы в пользу относительной нечувствительности конечного состояния ударной волны к параметрам сопротивления и уплотнения, δ, и μc.

    2. Модель континуумной смеси

    Здесь мы используем двухфазную модель континуальной смеси с 7 уравнениями сжимаемого потока. Впервые он был введен Бэром и Нунциато (BN) [3] для изучения перехода от горения к детонации в гранулированных взрывчатых веществах, а позже модифицирован Bdzil et al. (BKMSS) [2], чтобы добавить необходимую гибкость в условия межфазного обмена и устранить несоответствия с пределами чистой фазы. Особенности этой модели, которые нас здесь интересуют, особенно жесткая релаксация давления и скорости, являются общими чертами двухфазных потоков в целом, см. [10,11].Используя концепции неравновесной термодинамики, такие как разделение фаз (равновесие) и безразличие системы координат, требуя, чтобы каждый отдельный процесс был отдельно диссипативным, и наделяя каждую фазу собственным набором локально усредненных термодинамических переменных, мы приходим к следующей одномерной реализации эти законы сохранения: (1) Баланс масс ∂∂t (φsρs) + ∂∂x (φsρsus) = C, (1) (2) ∂∂t (φgρg) + ∂∂x (φgρgug) = – C, (2 ) (3) Баланс импульса ∂∂t (φsρsus) + ∂∂x (φsρsus2 + φsPs) = PN∂φs∂x + M ~, (3) (4) ∂∂t (φgρgug) + ∂∂x (φgρgug2 + φgPg) = – PN∂φs∂x − M ~, (4) (5) Энергетический баланс ∂∂t (φsρsEs) + ∂∂x [φsus (ρsEs + Ps)] = usPN∂φs∂x − PcF + E ~ , (5) (6) ∂∂t (φgρgEg) + ∂∂x [φgug (ρgEg + Pg)] = – usPN∂φs∂x + PcF − E ~. (6) Здесь t – время, x – лабораторная пространственная координата, нижние индексы s и g – метки фаз, представляющие твердое тело и газ, соответственно, ρ – плотность, u – скорость частицы в лабораторной системе отсчета, P – давление, E – полная энергия (удельная внутренняя энергия плюс кинетическая энергия), e + u2 / 2, а φs – объемная доля твердой фазы, причем φs + φg = 1 (условие насыщения).Эволюция φs определяется (7) динамикой уплотнения ∂φs∂t + us∂φs∂x = F + Cρs. (7) Пористость слоя определяется как (1 − φs) × 100%. Члены в правой части каждого уравнения являются членами обмена, равными и противоположными для каждой фазы. Здесь C, M ~ и E ~ – обмен массой, импульсом и энергией, соответственно, PN∂φs / ∂x – это “ сопел ” (импульс и энергия, которыми обмениваются газ / твердое тело, когда газ “ течет ” через область, где объемная доля твердого вещества увеличивается, действуя как гидродинамическое сопло), Pc – давление уплотнения, а F – движущая сила уплотнения (и разуплотнения). В этом исследовании мы устанавливаем C = 0 (преобразование твердого тела в газ не происходит с помощью горения), выбираем Pg в качестве давления сопла, PN = Pg, и в качестве давления уплотнения, Pc = Pg, и принимаем для M ~, E ~ и F простое, удовлетворяющее диссипативному неравенству, линеаризованное приближение (8) Обменные члены M ~ = δ (ug − us), (8) (9) E ~ = δus (ug − us) + H (Tg − Ts), (9 ) (10) F = φsφgμc (Ps − Pg), (10) где Ts и Tg – температуры твердого тела и газа. Уравнения (1) – (7) являются гиперболическими, с характеристическими скоростями us, us + cs us − cs для твердой фазы, ug, ug + cg, ug − cg для газовой фазы и us для уравнения уплотнения.Здесь cs и cg – скорости замороженного звука для твердой и газовой фазы соответственно [2]. Константы , δ, , μc и H представляют собой сопротивление, вязкость уплотнения и коэффициент теплопередачи, соответственно. Для интересующих нас высокоскоростных потоков наибольшее значение имеют эффекты сжимаемости, в то время как объемные силы, такие как силы тяжести, играют небольшую роль, как и межфазный перенос тепла. Поэтому мы исключили такие члены из нашей формулировки условий обмена и установили H = 0.

    Теперь, в ситуациях, когда пористость слоя мала, коэффициент сопротивления большой. Кроме того, в плотно упакованных двухфазных слоях с фазой твердых частиц, занимающей φs0 = O (0,5), газовая фаза также может рассматриваться как «захваченная» в том смысле, что поток газовой фазы между соседними камерами образуется стенками контактирующих твердых частиц, должны проходить через узкие проходы, в которых поток газовой фазы сильно ограничен и заблокирован. Это приводит к быстрому уравновешиванию скоростей твердого тела и газа-частиц, что, в свою очередь, приводит к (ug − us) → 0.Точно так же, когда либо обе фазы являются жидкостями, либо твердой фазе не хватает прочности, сопротивление уплотнению низкое (μc → 0), что приводит к (Ps-Pg) → 0. По мере увеличения давления и превышения прочности материалов, как это могло бы происходить в ударной волне, уплотнение связано с разницей сжимаемости двух материалов, а не с какой-либо перестройкой слоя. В этом пределе шкалы времени короткие и носят акустический характер. Эти ситуации часто реализуются в проблемах, представляющих для нас наибольший интерес.Если δ большой, а μc маленький, часто таким образом, что δμc = O (1), то O (1) различия в давлении и скорости не могут поддерживаться в широком смысле и ограничиваются узкими областями. В более общем плане предположение, что δμc = O (1), не приводит к какому-либо упрощению моделирования. Скорее, он стремится уравнять сопротивление и уплотнение, тем самым обеспечивая максимально возможный предел для ударно-волновой структуры.

    Наблюдение, что δ → ∞ и μc → 0 ранее привело к нашей разработке 5-уравненной редуцированной модели, основанной на этом двойном пределе, [9], где (11) ug − us = (1 / δ) (ug ( 1) −us (1)) + ⋯, (11) (12) Ps − Pg = μc (Ps (1) −Pg (1)) + ⋯.(12) Здесь в главном порядке ug = us = u и Ps = Pg = P, причем δ (ug − us) = (ug (1) −us (1)) = O (1) и (1 / μc ) (Ps − Pg) = (Ps (1) −Pg (1)) = O (1). При этом совместном пределе компоненты обмена как в условиях сопротивления, так и в условиях уплотнения вносят вклад в O (1) в номинально единую скорость, и , и единичное давление, P , поток. Это дает внешнее предельное описание решения, полностью эквивалентное решению полной модели из 7 уравнений в областях, где (ug − us) = O (1 / δ) и (Ps − Pg) = O (μc). (см. также [12]).Пять переменных, описывающих этот внешний предел, – это ρs, ρg, u , P и φs. При C = 0 и H = 0 оба уравнения сохранения массы сохраняют форму, которую они имели в модели из семи уравнений, и нам нужно решить только уравнения импульса смеси и уравнения полной энергии смеси, которые являются консервативными и свободными от обменных членов. Уравнение динамики уплотнения теперь содержит в своем источнике градиентные члены, что не представляет проблемы для плавных потоков, , что неявно предполагает внешний предел .Уравнения для этой редуцированной модели также являются гиперболическими и имеют вид [9] (13) Баланс масс ∂∂t (φsρs) + ∂∂x (φsρsu) = 0, (13) (14) ∂∂t (φgρg) + ∂ ∂x (φgρgu) = 0, (14) (15) Баланс импульса смеси ∂∂t (ρu) + ∂∂x (ρu2 + P) = 0, (15) (16) Энергетический баланс смеси ∂∂tρe + 12u2 + ∂ ∂xρue + 12u2 + Pu = 0, (16) (17) Динамика уплотнения ρscs2φs + ρgcg2φg∂φs∂t + u∂φs∂x = −ρscs2 − ρgcg2∂u∂x. (17) При условии, что модель из 5 уравнений имеет вид гиперболический, с характеристическими скоростями u + cequil, u − cequil, где cequil – равновесная скорость звука, определяемая формулой (18) 1 (φgρg + φsρs) cequil2 = φgρgcg2 + φsρscs2, (18) и трехкратной характеристической скоростью u , его решения могут содержать разрывы [9].Однако из-за природы модифицированного уравнения динамики уплотнения нельзя легко установить набор условий скачка. Существующие в литературе исследования подошли к этой проблеме для модели с 5 уравнениями, предложив регуляризацию для обработки ударных волн в этой неконсервативной системе, либо посредством (i) использования численной диссипации, присущей их решающим программам, для регуляризации любых разрывов [12-15] или путем (ii) добавления положительно определенных, увеличивающих энтропию вязких членов в модель 5-уравнений для сглаживания решений [10,16,17].В этих подходах отсутствует оценка степени, в которой решение зависит от их выбора регуляризации. Наш подход отличается от них тем, что мы смотрим на узкий слой, приближение внутреннего предела исходной модели с семью уравнениями, которое следует из двойных пределов δ → большое и μc → малое с δμc = O (1) , чтобы обеспечить условия удара для модели с 5 уравнениями. Сюда входит информация о φs в конечном состоянии ударной волны, φse. Благодаря этим совместным ограничениям такая узкая структура представляет собой квазистационарный предел полной модели из семи уравнений и предлагает закрытие для ударных волн для модели из пяти уравнений.Мы показываем, что эти ударные структуры приближения внутреннего предела могут быть сложными, с скачками уплотнения в разных местах в двух фазах. Это отличается от более ранних наблюдений Saurel et al. [18]. Далее мы исследуем зависимость этой структуры скачка уплотнения во внутреннем слое от (i) параметров, ответственных за возникновение скачков, (ii) скорости скачка и состояния перед скачком, и (iii) уравнений состояние и пропорции компонентов в смеси. Мы оставляем обширные детали решения внутреннего предельного слоя для следующих разделов этой статьи.

    Мы заканчиваем этот раздел заявлением о форме EOS, которую мы применяем для анализа, представленного в следующих разделах. EOS с застывшим газом (иногда называемый Tait) обеспечивает простоту и достаточную гибкость, позволяя нам устанавливать как скорость звука при атмосферном давлении, так и реакцию Гюгонио на ударную нагрузку высокого давления. Он имеет вид (19) ei = Pi + ai (γi − 1) ρi, (19) где ei – удельная внутренняя энергия, а ai и γi – параметры калибровки, которые устанавливаются путем подгонки этого EOS к измеренным данным Гюгонио для ударной волны для материалы мы рассматриваем в качестве примеров.Для этого УС, квадрат скорости звука и гамма Грюнайзена задаются как (20) ci2 = γiPi + aiρi, (20) (21) Γi = ρi∂ei∂Pivi − 1 = γi − 1. (21)

    3. Уравнения внутреннего слоя

    3.1. Управляющие уравнения

    В предыдущем разделе мы установили модель внешнего слоя из 5 уравнений. Подробности этого вывода можно найти в [9] и [19]. Здесь мы описываем, как модель внутреннего слоя получается из полной модели из семи уравнений. Руководящий принцип заключается в том, что лобовое сопротивление высокое, δ → большое, и вязкость уплотнения низкая, μc → малая, с продуктом κ = δμc = O (1).В этом выделенном пределе зона ударной структуры узкая, а пространственная координата измеряется в единицах 1 / δ. Мы предполагаем, что любые изменения в исходных данных происходят по шкале O (1), как и переходные процессы, которые генерируют эти данные. Это приводит к введению масштабированной координаты x во внутренний слой, (22) ζ = δ (x − Dt), (22) и преобразования (23) ∂∂tx = ∂∂tζ − δD∂ ∂ζt (23) и (24) ∂∂xt = δ∂∂ζt. (24) Из-за квазистационарного характера течения во внутреннем слое мы принимаем поступательную скорость ударной структуры равной D≥0, постоянная, не зависящая от времени.Сделав это преобразование в модели из 7 уравнений и затем сохраняя только ведущие члены, O (δ), мы можем записать с wi = ui − D, (25) уравновешенное твердое тело-масса (φsρsws) dζ = 0, (25) ( 26) сбалансированный по массе газ (φgρgwg) dζ = 0, (26) (27) баланс твердое тело − импульс (φsρsws2 + φsPs) dζ − Pgdφsdζ = – (ws − wg), (27) (28) баланс твердое тело − энергия φsρswsdesdζ + φsPsdwsdζ = −Pgφsφgκ (Ps − Pg), (28) (29) баланс газа и импульса (φgρgwg2 + φgPg) dζ + Pgdφsdζ = (ws − wg), (29) (30) баланс газа и энергии (ws − wg) 2 (30) (31) динамика уплотнения wsdφsdζ = φsφgκ (Ps − Pg). (31) При написании уравнений внутренней энергии для двух фаз мы использовали соответствующие уравнения массы и импульса для каждой фазы. Уравнения для индивидуальной фазы массы могут быть интегрированы для получения двух условий сохранения: (32) сохранение массы в газовой фазе, ρgφgwg = Mg, (32) (33) сохранение массы в твердой фазе, ρsφsws = Ms, (33) где Mi – постоянный поток массы для i -й фазы. Уравнения энергии отдельных фаз можно записать в более наглядной форме, используя (34) dwidζ = −Miρiφi1φidφidζ + 1ρidρidζ, (34) и исключив d (ei) / d (ζ), используя дифференциальные выражения, (35) d (ei) = deidPidPi + deidvidvi, (35) (36) (ρici) 2 = Pi + deidvideidPi − 1, (36) записать (37) d (ei) = deidPidPi + (ρici) 2deidPi − Pid (vi), ( 37) где vi = 1 / ρi.Используя эти выражения, мы можем объединить и переписать уравнения импульса и энергии для каждой фазы, опять же в более наглядной форме, которую мы можем использовать для решения структуры скачка уплотнения, (38) эволюция газовой фазы dwgdζ = ΓgwgMg (ws − wg) 2 + cg2wgφgwsφsφgκ (Ps − Pg) −wg2Mg (ws − wg) cg2 − wg2, (38) (39) твердофазная эволюция dwsdζ = (Γs + 1) wsMsφsφgκ (Ps − Pg) 2 − cs21φsφs − Pgκ (ws − wg) cs2 − ws2, (39) где Γi – гамма Грюнайзена. Появление звуковых параметров (ci2 − wi2) в знаменателях выше говорит о том, что в решении области внутреннего слоя можно ожидать сингулярностей.В качестве последнего шага в переписывании уравнений внутреннего слоя мы добавляем уравнения импульса и энергии для газа и твердой фазы, чтобы получить уравнения смеси-импульса и энергии смеси (40) уравнение смеси-импульса d (φsρsws2 + φgρgwg2 + φsPs + φgPg ) dζ = 0, (40) (41) уравнение смеси − энергии dφsρsws (es + (1/2) ws2 + Ps / ρs) + φgρgwg (eg + (1/2) wg2 + Pg / ρg) dζ = 0. (41) Эти два уравнения можно проинтегрировать, чтобы получить два дополнительных алгебраических условия сохранения для решения внутреннего слоя: сохранение импульса смеси и энергии смеси (42) сохранение смеси-импульса φsρsws2 + φgρgwg2 + φsPs + φgPg = M, (42) (43) смесь-сохранение энергии φsρsws (es + (1/2) ws2 + Ps / ρs) + φgρgwg (eg + (1/2) wg2 + Pg / ρg) = E, (43) где M и E – константы, обозначающие значения этих сохраняющихся величин.Подводя итог, мы находим, что структура скачка уплотнения внутреннего слоя для модели из 7 уравнений задается решением 3-х ОДУ, Уравнений (31), (38), (39) и 4 алгебраических условий, Уравнений (32), (33) ), (42) и (43). Решение этих ОДУ зависит от согласования условий равновесия, Ps = Pg = P, ws = wg = w, и непрерывности φs с P , w и φs 5-уравнения задачи внешнего слоя .

    3.2. случай застывшего газа

    После того, как мы определим уравнения состояния для, например, (Pg, ρg) и es (Ps, ρs), мы можем использовать четыре алгебраических условия для внутреннего слоя для определения давлений отдельных фаз, Pi ( φs, ws, wg; D, φs0) для случая скачка со скоростью D , распространяющегося в первоначально не сотрясенный покоящийся материал в окружающем состоянии.Эти выражения для Pg и Ps затем завершают описание уравнений «эволюции в газовой фазе» и «эволюции в твердой фазе», уравнений (38) и (39), соответственно. Кроме того, когда эти выражения специализированы для состояния равновесия, Ps = Pg = P и ws = wg = w, тогда Pg (φs, ws, wg; D, φs0) и Ps (φs, ws, wg; D, φs0) может быть решена для кривых равновесия Pe (D, φse; φs0), we (D, φse; φs0) и т. д. Мы завершаем этот раздел приведением выражений для этих различных функций и кривых. Для Pg и Ps получаются следующие результаты: (44) φgPg = −γswsγs − 1 − γgwgγg − 1−1E − asφswsγs − 1 − agφgwgγg − 1− (Msws2) / 2− (Mgwg2) / 2 − γswsγs − 1 (M −Msws − Mgwg), (44) (45) φsPs = γswsγs − 1 − γgwgγg − 1−1E − asφswsγs − 1 − agφgwgγg − 1− (Msws2) / 2− (Mgwg2) / 2 − γgwgγg − 1 (M− Msws-Mgwg).(45) Кроме того, кривая состояний равновесия для давления Pe задается как решение квадратного уравнения: (46) Pe = (- b ± b2−4ac) / (2a), (46) где (47 ) a = 12 − γsφseγs − 1 + γg (1 − φse) γg − 1, (47) (48) b = −M − γsφseγs − 1 + γg (1 − φse) γg − 1M + asφseγs − 1 + ag ( 1 − φse) γg − 1, (48) (49) b2−4ac = γsφseγs − 1 + γg (1 − φse) γg − 1M + asφseγs − 1 + ag (1 − φse) γg − 12 + 2Ms + MgE1− 2γsφseγs − 1 + γg (1 − φse) γg − 1. (49) Несколько слов о том, как будут использоваться эти алгебраические условия для Pg, Ps и Pe. Выражения для Ps и Pg при подстановке в три ОДУ, описывающих проблему внутреннего слоя, дают систему из трех ОДУ для переменных ws, wg и φs.Выражение для Pe (и аналогичные выражения для we, ρge, ρse) задают геометрическое место возможных точек равновесия, соответствующих как начальному состоянию без сотрясения, так и конечному состоянию ударной волны, как Pe (D, φse; φs0). Оба корня квадратичной обычно представляют интерес. В частности, если мы укажем D, и φs0, то определение конечного состояния ударной волны Pe (D, φse; φs0) будет зависеть только от нашего нахождения φse. Тогда решение нашей проблемы внутреннего слоя сосредоточено на нахождении φse.

    Учитывая нелинейный характер ОДУ и четкое указание на сингулярности или критические точки, возникающие, когда (cg2 − wg2) и (cs2 − ws2) проходят через нуль (трансзвуковые точки перехода), решение уравнений для задачи внутреннего слоя представит некоторые проблемы.Теория и стратегии решения для анализа критических точек систем 2-ODE существуют уже давно и хорошо развиты. Чего нельзя сказать о системах 3-ОДУ [20]. Чтобы помочь нам определить стратегию решения нашей системы 3-ОДУ, в следующем разделе мы выполним локальный линеаризованный анализ точек равновесия (как начальных, так и конечных точек ударных волн, где правые части ОДУ равны все ноль). Кроме того, мы сталкиваемся с тем, что можно было бы назвать обобщенными «критическими точками» внутри внутреннего слоя, когда либо (cg2-wg2), либо (cs2-ws2), или, возможно, оба проходят через ноль. Эти особенности проблемы приводят к необходимости разработки стратегии стрельбы, начиная как с начальной точки, так и с точки конечного состояния ударной волны, чтобы объединить решение и определить, что можно считать собственным значением задачи, φse.

    4. Линеаризованные решения вблизи точек равновесия

    Интегрирование ODE для ударной структуры начинается либо с начального состояния без сотрясения, либо с конечного состояния ударной волны, либо, возможно, с обоих. Поскольку эти точки равновесия лежат вдоль кривой равновесия для смеси, мы должны выбрать траекторию интегрирования, которая перемещает раствор от начальной точки равновесия без сотрясения и от кривой равновесия к точке конечного состояния ударной волны.Кривая равновесия действует как своего рода сепаратриса для интеграций. Ограничиваясь точками равновесия, для которых (cs2 − ws2) и (cg2 − wg2) оба отличны от нуля, мы теперь покажем, как использовать результаты линеаризованного анализа ОДУ, чтобы успешно начать интегрирование, которое уходит от начальной точки и к конечному состоянию шока.

    Принимая разложения (50) Ps = Pe + αPs (1) + ⋯, Pg = Pe + αPg (1) + ⋯, φs = φse + αφs (1) + ⋯, (50) (51) ws = we + αws (1) + ⋯, wg = we + αwg (1) + ⋯, φg = φge − αφs (1) + ⋯, (51) где 0 <α≪1 - параметр малости, приводит к следующей линеаризованной системе из трех ОДУ, справедливых вблизи точек равновесия (52) dwg (1) dζ = cge2 − we2−1cge2φgeφseφgeκ (Ps (1) −Pg (1)) - we2Mg (ws (1) −wg (1)), (52) (53) dws (1) dζ = cse2 − we2−1 − cse2φseφseφgeκ (Ps (1) −Pg (1)) + we2Ms (ws (1) −wg (1)), (53) (54) dφs (1 ) dζ = φseφgeweκ (Ps (1) −Pg (1)), (54) с (55) φseφge (Ps (1) −Pg (1)) = γsγs − 1 − γgγg − 1−1 × −ρsehse − ρgehgeφs (1) −ρsehseφsews (1) we + ρgehgeφgewg (1) we + φgeγg − 1 + φseγs − 1Msws (1) + Mgwg (1) ρsehseφsews (1) we + ρgehgeφgewg (1) we.(55) Здесь hie - энтальпия, hie = eie + Pievie, в фазе i в состоянии равновесия. Решение этой линейной системы можно записать в виде (56) φs (1) wg (1) ws (1) = C1V11V21V31exp (λ1ζ) + C2V12V22V32exp (λ2ζ) + C3V13V23V33exp (λ3ζ), (56) где [φs (1) , wg (1), ws (1)] T – вектор решения, [V1, j, V2, j, V3, j] T – собственный вектор j, , а λj – собственное значение j, , в то время как Cj являются выбираемыми произвольными константами, определяемыми «начальными» данными, которые мы хотим ввести.

    В рамках интеграции нелинейной системы ОДУ решение этой линеаризованной задачи находится с использованием методов линейной алгебры.Для всех рассмотренных нами задач обнаружено, что три собственных значения действительны, причем одно собственное значение всегда равно нулю. Собственные векторы линейно независимы и определяют фундаментальные направления, вдоль которых происходят изменения решения в трехмерном пространстве, составляющем (φs (1), wg (1), ws (1)), в то время как собственные значения устанавливают, будет ли вклад собственный вектор увеличивает или уменьшает соответствующий компонент решения при изменении ζ и на сколько. Собственный вектор в паре с нулевым собственным значением находится в направлении кривой равновесия.Любое возмущение по этому собственному вектору остается неизменным. Эти линеаризованные решения используются для выбора возмущения, которое при добавлении к состоянию равновесия перемещает интегральную кривую от первой точки равновесия (исходная точка без сотрясения) к второй точке равновесия (конечное состояние скачка). Величина и знак возмущений задаются константами Cj, которые мы считаем малыми в соответствии с нашим линейным приближением.

    Чтобы продемонстрировать, как мы можем использовать результаты этого линейного анализа для решения проблемы структуры ударной волны, мы исследуем задачу о многофазной ударной волне в смеси парафина (г) и твердого псевдо-взрывчатого вещества (MHE) (параметры перечислены в Приложении 1 и [9] Табл. 1), где φs0 = 0.4 и κ = 1, для случая низкоскоростного толчка со скоростью D = 2,0 мм / мкс, распространяющегося в неподвижный материал при атмосферном давлении, P 0 = 0,0001 ГПа. В этом примере скорость удара немного больше, чем равновесная скорость звука при атмосферном давлении для этой смеси, cequil = 1,834 мм / мкс [9], определяемая формулой Вуда, уравнение (18), (57) 1 (φg0ρg0 + φs0ρs0) cequil2 = φg0ρg0cg02 + φs0ρs0cs02. (57) Было найдено, что линеаризованное решение относительно окружающего состояния имеет вид (58) φs (1) wg (1) ws (1) = C10.135570. 781590.60887e0.49847ζ + C20.213760.47421−0.85407e − 0.95232ζ + C30.107780.702990.70299, (58) где в нашей системе координат, связанной с ударной волной, ζ становится все более отрицательным по мере того, как исходное состояние. Как упоминалось выше, собственная функция для неэволюционирующего члена с нулевым собственным значением соответствует самой кривой равновесия, поэтому мы полагаем C3 = 0. Из двух других членов первый член убывает по мере уменьшения ζ , а второй растет, доминируя над решением.Следовательно, если мы возмущаем начальное состояние пропорционально второму собственному вектору, это решение будет расти по мере продвижения в структуру в соответствии с ОДУ. Однако, учитывая, что первое слагаемое затухает по мере продвижения в структуру скачка, наличие C1 ≠ 0 на самом деле не сильно повлияет на решение вблизи конечного состояния скачка. Таким образом, у нас есть некоторая свобода выбора возмущения начального состояния, необходимого для смещения решения из точки равновесия начального состояния. В этой работе мы устанавливаем как C1 = 0, так и C3 = 0 и возмущаем начальное состояние в соответствии с формой второго собственного вектора, поскольку он представляет, как полное решение изменяется по мере удаления от начальной точки.Хотя возмущение должно быть небольшим по величине (| C2 | ≪1), остается вопрос о знаке C2.

    На рисунке 1 показана кривая равновесия Pe, а также Pg и Ps для обоих случаев C2 <0 и C2> 0 для полных нелинейных решений модели 3-ODE. С этого момента мы используем уравнения (61) – (63) вместо уравнений (31), (38), (39), а также условия сохранения, уравнения (32), (33), (42), (43). ), как наше представление модели ударной структуры 3-ODE. Кривая равновесия получается путем задания Pg = Ps = Pe и wg = ws = we в уравнениях для импульса и энергии смеси, которые были даны ранее (см. Уравнения (46) – (49)).Мы используем оба действительных корня квадратичной функции Pe для построения всего набора состояний на кривой равновесия. Кривая равновесия для we получается после решения для Pe.

    Структура шока для модели двухфазной смеси континуума с семью уравнениями https://doi.org/10.1080/13647830.2021.1889683

    Опубликовано в Интернете:
    05 марта 2021 г.

    Рис. 1. Внутренняя структура слабой, полностью диспергированной ударной волны, распространяющейся при D = 2,0 мм / мкс (cequil = 1,834 мм / мкс), в смеси парафин (г) – MHE (s) с φs0 = 0,4 и κ = 1, что показывает зависимость давления газа и твердой фазы (ГПа) от φs. Аналогичные кривые найдены для wg и ws и ρg и ρs.Темная сплошная кривая представляет собой геометрическое место возможных равновесных давлений ударной волны для этой смеси и скорости волны. Интегрирования, которые начинаются в начальном состоянии (Pg = Ps = P0), отображаются для двух решений с разными начальными условиями, C2 <0 и C2> 0. Решение, которое начинается слева от кривой равновесия, C2 <0, показывает, что Pg и Ps увеличиваются с разной скоростью, причем Pg и Ps достигают одной и той же точки на кривой равновесия при Pe = 0,27 ГПа и φse = 0,381. Решение, которое начинается справа от кривой равновесия, C2> 0, смещается к отрицательным значениям для Pg и Ps и никогда не соприкасается с кривой равновесия (цвет онлайн).

    Выбор C2 <0 приведет к уменьшению φs по сравнению с его начальным значением в линеаризованном решении. Интегрируя полную нелинейную модель с использованием метода RK4 и возмущая начальное состояние с C2 <0, мы находим интегральные кривые для Pg и Ps, показанные слева от кривой равновесия, с Pg> Ps и уменьшением φs. Обе кривые пересекают кривую равновесия при одинаковых значениях φs и давления. Это пересечение соответствует решению для конечного состояния ударной волны. Отметим, что течение газовой фазы (парафин) остается дозвуковым, а течение твердой фазы (ТФП) остается сверхзвуковым через всю структуру скачка.При выборе C2> 0 для возмущенного начального состояния полные нелинейные решения для Pg и Ps переходят вправо к отрицательным давлениям. Следовательно, если мы выберем возмущения для начального состояния в соответствии с решением линеаризованной задачи, установив C1 = C3 = 0 и C2 <0, это приведет к успешному интегрированию для решения ударного конечного состояния. Кривая равновесия, определяемая уравнениями (46) – (49), действует так, как если бы она была сепаратрисой для этой системы трех ОДУ. Используя эту логику, мы можем построить успешные нелинейные решения внутренней проблемы, по крайней мере, вблизи начального состояния без шока.

    Выполнение этой процедуры для начала интегрирования в начальной точке без сотрясения несложно, если известно, что φse = φs0. Однако для случаев, когда поток в любой фазе испытывает трансзвуковой переход по мере того, как интегральные кривые перемещаются внутрь структуры скачка уплотнения из исходного состояния без сотрясения, мы должны подготовиться к сбою этих интеграций, будучи неспособными пройти трансзвуковой переход и далее. в конечное состояние шока. Эта проблема для нашей системы 3-ODE напоминает о поведении решений вблизи «критических точек», обнаруживаемых в аналогичных ситуациях для систем 2-ODE.Тогда проблема со стрельбой должна быть решена как часть поиска решения. Здесь с помощью трех ОДУ мы попадаем в аналогичную ситуацию, когда для завершения интеграции решения необходимо начать от конечного состояния ударной волны до трансзвукового перехода с использованием предполагаемого значения для φse, в дополнение к нахождению решения, выходящего за пределы начального. государство. Последнее решение не имеет настраиваемых физических параметров, поэтому мы ожидаем, что это решение будет приведено к околозвуковой точке. Решение, выходящее из конечного состояния скачка, имеет неизвестный параметр φse.Таким образом, мы ожидаем, что для интегрирования конечного состояния ударной волны потребуется итерация по φse, итерация до тех пор, пока не будет достигнут плавный трансзвуковой переход или пока не будет добавлен скачок скачка (околозвуковой элемент) для завершения потока. Как и в случае интеграций, начиная с начального состояния без сотрясения, мы будем использовать логику линеаризованного решения, описанную выше, чтобы установить начальные условия для вывода интегрирования из конечного состояния удара.

    5. Решения по методу стрельбы

    В предыдущем разделе мы решили задачу о структуре ударной волны парафин (g) – MHE (s) для случая φs0 = 0.4, κ = 1 и D = 2 мм / мкс, где D лишь немного больше минимально допустимой скорости ударной волны для этого случая, cequil = 1,834 мм / мкс. После правильного запуска в начальном состоянии, P 0 = 0,0001 ГПа и φs0 = 0,4, это интегрирование продолжалось до тех пор, пока раствор снова не пересек кривую равновесия и не остановился в конечном состоянии ударной волны, где Pe = 0,27 ГПа, φse = 0,381 (см. рисунок 1). Поток газовой фазы оставался локально дозвуковым, а поток твердой фазы оставался локально сверхзвуковым по всей структуре скачка уплотнения; значения скорости звука при атмосферном давлении составили cg0 = 3.649 мм / мкс, cs0 = 1,088 мм / мкс при cs0 (см. рисунок 2).Эти изменения плотности происходили равномерно и монотонно через структуру скачка. Поскольку плотности отдельных фаз и φs контролируются как квазистатической термодинамикой, так и динамическими процессами уплотнения и сопротивления, прямая корреляция только с термодинамикой была маловероятной. Мы видим это в следующем примере, где мы обнаруживаем, что изменения φs не являются монотонными.

    Увеличение D до D = 3,0 мм / мкс (cs0 Ps для большей части повышения давления, что приводит к уменьшению φs. Однако теперь мы видим, что локальная точка равновесия давления достигается в точке минимума φs. В отсутствие равновесия скоростей мы видим, что сопротивление перемещает раствор к кривой равновесия в условиях, близких к равновесию давления, и теперь Ps> Pg обнаруживает, что φs увеличивается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. Мы ожидаем, что любые изменения, которые мы вносим в κ = δμc, сильно повлияют на эволюцию φs для подобных случаев. Газофазный поток начинается и остается дозвуковым, при этом энергия течет от конечного состояния ударной волны к волновому фронту, чтобы поддерживать поток газовой фазы, и с сопротивлением, поддерживающим поток твердой фазы. Твердофазный поток остается сверхзвуковым во всей конструкции. Общее изменение, которое мы видим в φs, теперь больше, чем то, что мы видели для случая с D = 2,0 мм / мкс, учитывая возросшую силу волны.

    Перейдем к делу для φs0 = 0.4, κ = 1 и D = 4,0 мм / мкс, мы находим, что при cs0 Вспоминая наше обсуждение во Введении, что φs следует считать непрерывным, уравнение динамики установившегося уплотнения, уравнение (31), динамика уплотнения wsdφsdζ = φsφgκ (Ps-Pg), помогает укрепить этот аргумент.Учитывая, что фактор-фактор, определяющий уплотнение, зависит только алгебраически от переменных потока, Pg, Ps и ws, то даже в условиях скачков скачка уплотнения в этих переменных разрыв может происходить только в градиенте φs. Таким образом, при непрерывном φs через скачкообразный скачок скачка фазы для установившегося скачка уплотнения для газовой фазы можно записать в виде (59) (wg −− wg +) = 2γg + 1wg −− γgPg− + agρg − wg−, Pg + = Pg− + ρg − wg− (wg −− wg +), ρg + = ρg − wg− / wg +, (59) с аналогичным набором условий для твердофазного скачка уплотнения, при g → с.Эти условия скачка предполагают, что скорость любого толчка является постоянной скоростью D , и могут применяться как в качестве условий для ведущего толчка, так и для любых разрывов толчка внутри ударной структуры. Интегрирование начального состояния теперь начинается с неравновесного состояния из-за газофазного скачка уплотнения. Это упрощает начальное условие для интеграции, поскольку эти интеграции больше не чувствительны к начальным условиям. Решение для этого случая показано на Рисунке 4, где показана структура скачка уплотнения, аналогичная изображенной на Рисунке 3, но теперь с ведущим скачком в газовой фазе, необходимым для начала успешной интеграции.Течение газовой фазы дозвуковое на всем протяжении потока. Твердофазный поток, который является сверхзвуковым на протяжении всего повышения давления, заканчивается звуковым условием на кривой равновесия. Эта последняя особенность предполагает, что по мере дальнейшего увеличения D мы можем ожидать, что твердофазный звуковой переход переместится внутрь структуры ударной волны.

    Структура шока для модели двухфазной смеси континуума с семью уравнениями https://doi.org/10.1080/13647830.2021.1889683

    Опубликовано онлайн:
    05 марта 2021 г.

    Рис. 4. Внутренняя структура ударной волны в парафине (г) – MHE (s), с φs0 = 0,4, κ = 1 и D = 4,0 мм / мкс (cs0 Отметим, что: (1) верхняя ветвь кривой равновесия теперь находится еще дальше от решений для Pg и Ps, (2) Pg лежит выше Ps в течение большей части повышения давления, но Pg падает ниже Ps на последнем участке. подъема к кривой равновесия, что вызывает увеличение φs, и (3) поток газовой фазы является дозвуковым на протяжении всего подъема, в то время как поток твердой фазы, сверхзвуковой на протяжении всего подъема, заканчивается звуковым условием на равновесии изгиб.Точка равновесия находит Pe = 7,12 ГПа и φse = 0,341. Сравнение решений для модели 3-ODE с прямым численным моделированием модели 7-Equation, показывающее Pg и Ps в сравнении с ζ , показано на рисунке (b). (цвет онлайн).

    Переходя к случаю для φs0 = 0,4, κ = 1 и D = 6,0 мм / мкс, для которых cs0 Когда эти интегральные кривые покидают сингулярность трансзвукового перехода, они расходятся в кажущихся случайными направлениях и не заканчиваются на кривой равновесия. Это напоминает поведение, обнаруживаемое в критической точке при интеграции системы двух ОДУ. Здесь мы спрашиваем, существует ли структура, аналогичная структуре системы 3-ОДУ, в которой наблюдаемая сингулярность связана с одновременным обращением в нуль числителя и знаменателя (звукового параметра) твердофазного ОДУ и разрешается с помощью него. .Решая твердофазное условие нуля звукового параметра для wg, находим квадратное уравнение (60) γsMgγg + 12 (γg − 1) wg2−1γg − 1asφsγg + agφgγs + γgγsM− (γs + 1) Mswswg − γs − E + γs + 12 (γs − 1) Msws2 = 0. (60) Мы находим аналогичное уравнение для нулевого параметра звука в газовой фазе с g → s и s → g. Переписывая 3-ОДУ в нашей модели в форму, более подходящую для установки числителей уравнений твердой и газовой фазы на ноль, а также для интегрирования нашего набора 3-ОДУ, мы имеем (61) эволюция в газовой фазе dwgdζ = cg2 − wg2−1 [(γg − 1) wgMg (ws − wg) 2 + cg2wgφgdφsdζ − wg2Mg (ws − wg)], (61) (62) твердофазная эволюция dwsdζ = cs2 − ws2−1 [γswsφsφsφsφsζφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφsφs + ws2Ms (ws − wg)], (62) (63) эволюция уплотнения 1 + γswsφsγs − 1 (M − Msws − Mgwg). (63) Затем, подставляя выражение для wsdφs / dζ сверху в числитель уравнения (62), а решение квадратичного уравнения (60) для wg в результирующее выражение с последующим установлением итогового результата равным нулю, дает уравнение, решение которого одновременно учитывает как твердофазный звуковой поток, так и условие нулевого числителя. Мы рассматриваем это как условие критичности для твердой фазы, которое приводит к критическим кривым wgc (φs) и wsc (φs), которые определяют множества возможных критических точек.Аналогичные кривые могут быть определены в газовой фазе для критических кривых dwg / dζ.

    Возвращаясь к случаю для φs0 = 0,4, κ = 1 и D = 6,0 мм / мкс, интегральные кривые, которые начинаются с ws = −D и wg = wg + для интегрирования в начальном состоянии, превращаются в критические кривые для твердого тела. фаза обсуждалась выше. Это удачный случай, поскольку у нас мало гибкости для настройки любого из параметров задачи, чтобы помочь нацелить интеграции, ведущие из начального состояния. Результаты этой интеграции показаны на Рисунке 5 (а).

    Мы видим, что интегральные кривые wg и ws вычерчены в точках критических кривых, wgc (φs) и wsc (φs), при одном и том же значении φs. Тогда это соответствует плавному трансзвуковому переходу в твердофазном потоке внутри ударной структуры. Учитывая, что эти интегральные кривые не покидают точки критических кривых так, что в конце концов они пересекают кривую равновесия удовлетворительным образом (либо с разумными значениями wg и ws, либо при том же значении φs), мы приходим к рассмотрите возможность выполнения второго интегрирования системы 3-ODE, начиная с точки равновесия конечного состояния ударной волны.Это не должно вызывать удивления, поскольку теперь ожидается, что и газовая фаза, и потоки твердой фазы будут дозвуковыми в конечном состоянии ударной волны. Следовательно, информация поступает в структуру скачка только из конечного состояния скачка, и никакая акустическая информация о звуковом твердофазном переходе не достигает конечного состояния скачка в этой стационарной задаче. Это имеет смысл, поскольку дает нам возможность определить φse и, таким образом, конечное состояние ударной волны путем построения задачи стрельбы с φse в качестве параметра задачи стрельбы.

    Начиная с φse = φs0 в качестве начального предположения для интегрирования, выходящего из конечного состояния ударной волны, мы используем результаты нашего линеаризованного анализа для успешного интегрирования за пределами начальной точки. Повторяя нашу догадку для φse, мы ищем решение, которое начинается с конечного состояния ударной волны и заканчивается в твердофазной трансзвуковой точке, плавно соединяясь с решением, показанным на рисунке 5 (а). Итерационный процесс приводит к Pe = 20,39 ГПа и φse = 0,380 для значений конечного состояния ударной волны и приводит к плавному, твердофазному трансзвуковому потоку.Решение показано на рисунке 5 (б).

    Общая структура ударной волны аналогична структуре, показанной на рисунках 3 и 4, с Pg выше Ps для большей части повышения давления, что вызывает уменьшение φs, но заканчивается падением Pg ниже Ps на заключительной части подъема до кривая равновесия, которая вызывает увеличение φs. Верхняя ветвь кривой равновесия теперь находится еще дальше от решений для Pg и Ps, чем в наших предыдущих примерах, и приближается к горизонтальной конфигурации.Газофазный поток является дозвуковым для всего потока, в то время как твердофазный поток начинается как сверхзвуковой на передней кромке структуры скачка уплотнения, проходит через звуковой переход внутри структуры скачка уплотнения и заканчивается полностью дозвуковым потоком в точке конечное состояние шока. Хотя колебание φs через структуру сравнимо с этими другими случаями, теперь мы обнаруживаем, что φse почти возвращается к начальному значению φs0. В конечном состоянии скачка уплотнения, имеющем дозвуковые потоки как в газовой, так и в твердой фазах, энергия может поступать в структуру скачка как через газовую, так и через твердую фазы.Важно отметить, что при сглаживании кривой равновесия чувствительность конечного давления ударной волны, скорости частиц и т. Д. К значению φse очень мала. То есть ударное давление становится слабо зависимым от деталей структуры скачка и величины φse.

    В нашем последнем случае для парафина (г) – MHE (s) с φs0 = 0,4 и κ = 1, мы увеличиваем D до 10,0 мм / мкс, что приводит к давлениям примерно до тех значений, которые мы хотим рассмотреть. Структура ударной волны для этого случая похожа на те, что показаны на рисунках 5 (a) и 5 ​​(b), где D = 6.0 мм / мкс. Интегральные кривые wg и ws снова начинаются с ведущего газового скачка уплотнения (wg = −5,356, φs = 0,4) и начального твердофазного состояния (ws = −10,0, φs = 0,4), причем обе точки пересекают критическое точечные локусы при φsc = 0,325, свидетельствующие о наличии плавного трансзвукового перехода в твердой фазе. При выходе из множества критических точек траектории интегральных кривых wg и ws не приводят к их пересечению с точкой равновесия. Это решение показано на рисунке 6 (а). Как и в предыдущем случае, задача стрельбы решается, начиная интегрирование с конечного состояния ударной волны, с параметром φse в качестве параметра, повторяя φse до тех пор, пока не будет найдено решение, которое плавно соединяется с интегрированием, начатым с передней кромки ударной волны. Полное решение снова строится путем объединения интегрированного решения, начиная с начального состояния, с решением для стрельбы из конечного состояния ударной волны.

    Структура удара для модели двухфазной смеси континуума с семью уравнениями https://doi.org/10.1080/13647830.2021.1889683

    Опубликовано онлайн:
    05 марта 2021 года

    Рис. 6. Внутренняя структура ударной волны в парафине (г) – MHE (s), с φs0 = 0,4, κ = 1 и D = 10,0 мм / мкс (cs0 wgc и wsc в зависимости от φs. Обнаружено, что, начиная с ведущего газового скачка уплотнения и начального твердофазного состояния, интегральные кривые wg и ws пересекают локусы критических точек при φsc = 0. 325, что свидетельствует о наличии плавного трансзвукового перехода в твердой фазе. При выходе из множества критических точек траектории интегральных кривых wg и ws не приводят к их пересечению с точкой равновесия. Начиная интегрирование с конечного состояния ударной волны, решается задача стрельбы, которая определяет φse как φse = 0,415. На рисунке (b) показана составная структура внутренней ударной волны, показывающая давление газа и твердой фазы, а также кривую равновесия (темная сплошная кривая) в зависимости от φs.Общие черты решений напоминают те, что показаны на Рисунке 5 (b), причем кривая равновесия даже более близка к горизонтальной, чем то, что наблюдается на Рисунке 5 (b). Конечное состояние ударной волны, найденная точка равновесия Pe = 63,82 ГПа и φse = 0,415 (цвет онлайн).

    На рисунке 6 (b) показаны кривые решения Pg, Ps и Pe в зависимости от φs для полного решения проблемы. Начиная с φs = 0,4, кривые решения смещаются от ведущего, газофазного скачка уплотнения и исходного твердофазного состояния в сторону меньших φs и более высоких давлений. Из-за наличия ведущего газофазного скачка Pg> Ps, так как интегральные кривые выходят из исходного состояния, что приводит к уменьшению φs. Достигается точка равновесия по давлению, но не по скорости частиц, после чего Ps> Pg и φs увеличивается, при этом твердофазный поток проходит через околозвуковую критическую точку, а давления возрастают по мере того, как раствор движется к кривой равновесия. По сравнению с решением, показанным на Рисунке 5 (b), трансзвуковой переход сместился дальше влево, а точка равновесия сместилась дальше вправо.Хотя разница между Pg и Ps велика, в то время как φs уменьшается (указывая на короткую область в физическом пространстве), разница между Pg и Ps мала, в то время как φs увеличивается (указывая на длинную область в физическом пространстве). Верхняя ветвь кривой равновесия близка к горизонтали, что указывает на то, что давление в скачке уплотнения смеси при высоком давлении нечувствительно к значению φse.

    Из этих примеров должно быть ясно, что динамика процессов уплотнения и сопротивления играет роль в определении структуры скачка уплотнения. Однако кривая равновесия, не зависящая от динамических процессов, становится все более независимой от φse по мере увеличения давления смеси скачков уплотнения. Чтобы дополнительно прояснить роль динамики в структуре скачка уплотнения и в конечном состоянии равновесия, которое достигается, мы затем исследуем, как решения меняются при увеличении κ = δμc с единицы до десяти. Это можно рассматривать либо как увеличение вязкости уплотнения (делая слой более устойчивым к уплотнению и поддерживая разницу давлений), либо как увеличение сопротивления (затрудняя поддержание разницы скоростей частиц).На рисунках 7 (a), 7 (b) и 8 (a) показаны устойчивые ударные структуры для парафина (g) – MHE (s), с φs0 = 0,4, κ = 10 и D = 2, 4 и 10 мм / мкс соответственно.

    Структура шока для модели двухфазной смеси континуумов с семью уравнениями https://doi.org/10.1080/13647830.2021.1889683

    Опубликовано онлайн:
    05 марта 2021 г.

    Рис. 7. Кривые равновесия для κ = 10 остаются неизменными по сравнению с кривыми на рис. 1 и 4, поскольку они не зависят от динамических процессов. Результаты показывают увеличенную разницу между давлением газовой фазы и твердой фазы, что мы ожидаем увидеть при увеличении κ . Однако состояние равновесия Pe = 0,27 ГПа и φse = 0,381 для случая D = 2,0 мм / мкс остается неизменным с десятикратным увеличением κ , в то время как состояние равновесия Pe = 7,20 ГПа и φse = 0,338 для в случае D = 4,0 мм / мкс, незначительно изменяется по сравнению со случаем κ = 1, Pe = 7,12 ГПа и φse = 0,341. Как и в случае κ = 1, поток газовой фазы является дозвуковым на обоих рисунках (а) и (б). Твердофазный поток на рисунке (а) является сверхзвуковым, а на рисунке (b) поток твердой фазы изначально сверхзвуковой, но становится только звуковым при пересечении кривой равновесия.(цвет онлайн).

    Структура удара для модели двухфазной смеси континуума с семью уравнениями https://doi.org/10.1080/13647830.2021.1889683

    Опубликовано онлайн:
    05 марта 2021 г.

    Рис. 8. Структура внутренней ударной волны, показывающая давление в газовой и твердой фазах и кривую равновесия (темная сплошная кривая) в зависимости от φs, для волны в парафине (г) – MHE (s), с φs0 = 0,4, κ = 10 и D = 10,0 мм / мкс (cs0 Таким образом, давление твердой фазы, которое начинается в начальном состоянии, следует кривой Ps до точки, в которой необходим внутренний твердофазный скачок уплотнения, где раствор перескакивает на кривую скачка уплотнения Ps +. В этот момент давление твердой фазы подскакивает, а давление газовой фазы испытывает скачкообразный наклон.Решается задача съемки с параметром φse, так что скачок скачка уплотнения в твердофазных переменных и скачок наклона в газофазных переменных происходят при уникальном значении φsc. При всех этих изменениях состояние равновесия здесь Pe = 63,95 ГПа и φse = 0,410 мало отличается от состояния равновесия для случая κ = 1, Pe = 63,82 ГПа и φse = 0,415. Сравнение модели 3-ODE с прямым численным моделированием модели 7-Equation показано на рисунке (b). (цвет онлайн).

    Решения для этих трех расчетов ударной структуры для κ = 10 показывают ряд важных особенностей: (i) внутренние компоненты ударной структуры, как видно, значительно изменяются, (ii) точки равновесия в конечных состояниях ударной волны практически не меняются. , (iii) сохраняется большая разница между Pg и Ps, и отклонение φs от начального до конечного состояния больше, и (iv) твердофазный скачок уплотнения внутри ударной структуры наблюдается впервые и вносит свой вклад для поддержания большей разницы между Pg и Ps на заключительной стадии процесса уплотнения.Наиболее значительным является наблюдаемое небольшое изменение конечного состояния ударной волны при изменении параметра, задающего масштаб динамических процессов, κ . Кроме того, кривая равновесия для конечного состояния ударной волны смеси показывает лишь слабую зависимость от φse для случаев более высокого давления.

    В следующем разделе мы исследуем, как изменения φs0 влияют на ударные структуры. Мы также сравниваем наши результаты для проблемы смеси эпоксидной смолы (г) –шпинель (ы) с имеющимися экспериментальными данными для этого материала.

    6. Изменения состава и сравнение с данными

    В этом последнем разделе мы меняем состав на φs0 = 0,75 в задаче парафин (г) – МГЭ (s) и спрашиваем, какие изменения это вносит в структуру скачка и точки равновесия. . Ясно, что можно ожидать изменения кривой равновесия, поскольку соотношение двух материалов значительно изменится. Мы обнаружим, что ведущий газофазный удар сохраняется как важная особенность. С изменением состава равновесная скорость звука, задающая нижнюю границу возможной скорости ударной волны, уменьшается до cequil = 1.3068 мм / мкс. С этим изменением мы обнаруживаем твердофазный скачок уплотнения внутри структуры скачка уплотнения даже при самой низкой скорости скачка уплотнения, которую мы рассматриваем. В этом исследовании мы рассматриваем только κ = 1 с D = 2, 4 и 6 мм / мкс и P 0 = 0,0001 ГПа. Структуры ударных волн для этих трех случаев показаны на рисунках 9 (а), 10 (а) и 10 (б).

    Структура шока для модели двухфазной смеси континуума с семью уравнениями https://doi.org/10.1080/13647830.2021.1889683

    Опубликовано онлайн:
    05 марта 2021 г.

    Рис. 9. Структура внутренней ударной волны, показывающая давление в газовой и твердой фазах и кривую равновесия (темная сплошная кривая) в зависимости от φs, для волны в парафине (г) – MHE (s), с φs0 = 0,75, κ = 1 и D = 2,0 мм / мкс (cs0 Стоит отметить три особенности решения; (1) верхняя ветвь кривой равновесия лежит далеко от растворов для Pg и Ps, (2) Pg лежит выше Ps на протяжении большей части повышения давления, что вызывает уменьшение φs, но Pg падает ниже Ps на последнем участке. подъема к кривой равновесия, что вызывает увеличение φs на конечных стадиях, и (3) поток газовой фазы является дозвуковым на протяжении всего подъема, в то время как поток твердой фазы является сверхзвуковым при низких давлениях, испытывает внутреннюю ударную волну до структура скачка уплотнения, после которого течение дозвуковое до достижения состояния равновесия, где Pe = 1.70 ГПа и φse = 0,698. На рисунке (b) показано сравнение модели 3-ODE с прямым численным моделированием модели 7-Equation. (цвет онлайн).

    Как правило, газофазные растворы для всех случаев φs0 = 0,75, парафин (г) – MHE (s) выглядят аналогично таковым для φs0 = 0,4, с дозвуковым потоком в газовой фазе, (wg2 − cg2) < 0, часто содержащий ведущий шок. Хотя твердофазный поток начинается как сверхзвуковой, (ws2 − cs2)> 0, на переднем крае ударной структуры, во всех случаях он переходит в дозвуковой, (ws2 − cs2) <0, через внутреннюю твердофазную структуру. ударная волна, напоминающая случай φs0 = 0.4, κ = 10 и D = 10,0 мм / мкс. При прочих равных условиях увеличение φs0 от 0,4 до 0,75 увеличивает равновесное давление смеси в конечном состоянии ударной волны. Роль динамических процессов примерно одинакова для случаев φs0 = 0,4 и φs0 = 0,75, при этом парафин (г) играет доминирующую роль в определении структуры скачка.

    Почему парафин (г), кажется, доминирует в структуре ударной волны? Ясно, что более высокая скорость звука парафина cg0 = 3,649 мм / мкс по сравнению с cs0 = 1,088 мм / мкс для MHE (s), является важным фактором; это способствует тому, что парафин перемещает энергию вперед от конечного состояния ударной волны к передней кромке ударной структуры.Это отвечает за Pg> Ps через большую часть структуры скачка уплотнения, что приводит к существенному уменьшению φs, вызванному уплотнением, прежде чем мы увидим увеличение φs в основном за счет сопротивления. Также мы показали, что, хотя динамические процессы влияют на структуру скачка, изменение значения κ = δμc имеет лишь небольшое влияние на конечное конечное состояние скачка.

    До сих пор мы в основном исследовали детали структуры скачка уплотнения и то, как она зависит от термодинамических и динамических процессов, на двух примерах смеси парафин (г) – МГЭ (s), φs0 = 0.4 и φs0 = 0,75. Мы были удивлены очевидной универсальностью, которую мы наблюдали для структуры скачка уплотнения, когда φs0 изменяется с φs0 = 0,4 на φs0 = 0,75. Поскольку нам не известны данные об ударных волнах для этой смеси, ориентированной на взрывчатые вещества, мы не можем проводить прямое сравнение с данными, чтобы аргументировать правильность нашего подхода к моделированию. Мы завершаем этот раздел, обращая внимание на моделирование смеси, эпоксид (г) –шпинель (ы), с φs0 = 0,4, для которой есть данные Гюгонио как для чистых компонентов, так и для смеси.Во многих отношениях характеристика чистой фазы эпоксидной смолы аналогична характеристике парафина, при этом как ее плотность, так и скорость звука аналогичны параметрам парафина (эпоксидная смола: ρ0 = 1,185 г / куб.см, c0 = 3,403 мм / мкс по сравнению с парафином: ρ0 = 0,917 г / см3, c0 = 3,649 мм / мкс, см. Приложение 1). В отличие от MHE, который имеет низкую скорость звука, c0 = 1,088 мм / мкс, шпинель имеет очень высокую скорость звука, c0 = 8,066 мм / мкс. Таким образом, будет интересно посмотреть, как это изменяет структуру ударной волны и продолжаем ли мы видеть слабую роль динамических процессов уплотнения и сопротивления в определении конечного состояния скачка.Равновесная скорость звука для смеси эпоксидная смола (г) – шпинель (ы) при φs0 = 0,4 составляет cequil = 3,193 мм / мкс. На рисунке 11 мы установили графики зависимости скорости сжатия и ударной волны от давления для отдельных фаз Гюгонио. Сравнение отдельных фаз Гюгонио для парафина (g) и MHE (s), показанных на рисунке 2, с таковыми для эпоксидной смолы (g) и шпинели (s), показывает, что высокоскоростная шпинель (s) играет важную роль. роль парафина (г) в плоскости сжимаемости. Парафин с более высокой скоростью звука (g) контролировал гидродинамику ударной структуры.Эта корреляция утверждает, что именно шпинель (шпинели) с более высокой скоростью звука и меньшей сжимаемостью будет управлять структурой скачка уплотнения, обеспечивая путь для продвижения энергии вперед к передней части конструкции удара. Однако наш график зависимости скорости ударной волны от давления показывает, что, хотя скорость ударной волны у шпинели выше, чем у эпоксидной смолы при более низких давлениях, примерно при давлении 50 ГПа скорость ударной волны в эпоксидной смоле (г) становится больше, чем у шпинели. (s).

    Ударная структура для модели двухфазной смеси континуума с семью уравнениями https://doi.org / 10.1080 / 13647830.2021.1889683

    Опубликовано на сайте:
    05 марта 2021 г.

    Рис. 11. Изменение масштабированной плотности (ρ / ρ0) и скорости ударной волны ( D ) с давлением для однофазных скачков, распространяющихся в чистой эпоксидной смоле (г) и чистой шпинели (шпинели). Шпинели с более высокой плотностью сложнее сжимать, она достигает максимального сжатия при гораздо более высоких значениях P , чем эпоксидная смола (г), и имеет более высокую скорость ударной волны при более низких давлениях.Однако с увеличением давления скорость ударной волны в эпоксидной смоле (г) превосходит скорость шпинели (шпинели). Это поведение противоположно тому, что мы наблюдаем для чистого парафина (g) и чистого MHE (s), где парафин с более низкой плотностью (g) является более сложным для сжатия материалом, и скорость ударной волны которого остается выше, чем у MHE (s ) для всех давлений. (цвет онлайн).

    Первый пример, который мы рассматриваем, касается эпоксидной смолы (г) – шпинели (шпинели) с φs0 = 0,4, движущейся с низкой скоростью ударной волны D = 3,5 мм / мкс. Структура внутреннего скачка уплотнения, показывающая профили Pg, Ps и Pe, показана на Рисунке 12 (а).Как показано на рисунке 2, материал с более высокой скоростью звука доминирует в потоке, при этом энергия, движущаяся вперед через шпинель (шпинели) высокой плотности, передается через сопротивление эпоксидной смоле (g). Течение в шпинели (ах) является плавным и дозвуковым, в то время как первоначально сверхзвуковой поток в эпоксидной смоле (ж) плавно переходит в дозвуковой по мере движения к конечному состоянию ударной волны. При Ps> Pg по всей структуре наблюдается равномерное увеличение φs.

    Ударная структура для модели двухфазной смеси континуума с семью уравнениями https://doi.org / 10.1080 / 13647830.2021.1889683

    Опубликовано в Интернете:
    05 марта 2021 г.

    Рис. 12. Сравнивая результаты на рисунке (а) с результатами на рисунке 1, мы видим, что роли газа и твердого вещества меняются местами (g → s и s → g). При Ps> Pg φs увеличивается по всей структуре как для случая D = 3,5 мм / мкс, так и для D = 7,0 мм / мкс. Кривая равновесия расположена ниже и почти параллельна росту Ps и Pg. Для волны низкого давления, показанной на рисунке (а), трансзвуковой газофазный переход является плавным, а точка равновесия имеет Pe = 1.61 ГПа и φse = 0,423. Для случая более высокого давления, показанного на подрисунке (b), растворы под давлением как в газовой, так и в твердой фазах выходят из исходного состояния, и снова Ps постоянно превышает Pg. Таким образом, дозвуковой, твердофазный поток доминирует над переносом энергии по всей структуре скачка уплотнения на обоих рисунках (а) и (б). Плавный трансзвуковой газофазный переход, показанный на рисунке (а), заменен большим газовым скачком внутри структуры скачка на рисунке (b). В результате получается непрерывный, но негладкий дозвуковой профиль Ps с Pe = 36.5 ГПа и φse = 0,5325 на рисунке (б). φs увеличивается на обоих рисунках (а) и (б). (цвет онлайн).

    В нашем втором примере мы увеличиваем скорость ударной волны до D = 7,0 мм / мкс для эпоксидной смолы (г) –шпинель (ы), с φs0 = 0,4. Структура скачка уплотнения с профилями Pg, Ps и Pe, показанными на Рисунке 12 (b), теперь показывает внутренний газофазный скачок уплотнения. Как показано на Рисунке 12 (а), в потоке преобладает шпинель (шпинель) с более высокой плотностью и более высокой скоростью звука. При Ps> Pg энергия движется вперед через шпинель (шпинели), передаваясь через сопротивление эпоксидной смоле (g).Течение в шпинели (ах) теперь непрерывное (но не плавное) и дозвуковое повсюду. Первоначально сверхзвуковой поток в эпоксидной смоле (g) претерпевает переход в дозвуковой из-за большого скачка уплотнения внутри конструкции по мере того, как человек движется к конечному состоянию скачка. При Ps> Pg наблюдается увеличение φs по всей структуре. Обращает на себя внимание небольшая разница в Ps и Pg, которая поддерживает окончательное и существенное увеличение φs. Сравнивая с результатами на Рисунке 12 (а), мы видим, что кривая равновесия продолжает находиться в основном справа от кривых раствора, за исключением небольшого участка газофазного раствора вблизи начального состояния.Видно, что поток в шпинели (шпинелях) преобладает, при этом φs увеличивается по всей структуре. Примечательно также, что часть кривой равновесия Pe> 0 смещается вправо. Следовательно, в отличие от случаев для парафина (g) – MHE (s), равновесное значение φse должно удовлетворять условию φse> φs0.

    В нашем третьем примере мы увеличиваем скорость ударной волны до D = 10,0 мм / мкс для эпоксидной смолы (г) –шпинель (ы), с φs0 = 0,4. Структура внутреннего скачка уплотнения с профилями Pg, Ps и Pe показана на Рисунке 13 (a), и теперь на нем показан газовый скачок уплотнения, расположенный в голове ударной структуры, где Pg> Ps.(Примечание: ведущая газовая фаза скачка не показана, только состояние ведущей ударной волны, Pg≈60 ГПа). В отличие от рисунков 12 (a) и 12 (b), теперь в потоке преобладает эпоксидная смола с более низкой плотностью, но с более высокой скоростью ударной волны (g) (см. Рисунок 11). Когда Pg> Ps в верхней части ударной структуры, видно, что энергия движется вперед через дозвуковой поток эпоксидной смолы (g) и теперь передается через сопротивление шпинели (шпинелям). В результате видно уменьшение φs. При cs0 . Сравнивая с результатами на Рисунке 12 (b), мы видим, что на некотором уровне роли эпоксидной смолы (g) и шпинели (s) поменялись местами за счет увеличения скорости волны до D = 10,0 мм / мкс. Это изменение поведения коррелирует с диаграммами Гюгонио для эпоксидной смолы (g) и шпинели (s), показанными на рисунке 11.Помимо твердофазного скачка, мы обнаруживаем, что теперь Ps> Pg, и поэтому φs увеличивается до тех пор, пока не будет достигнуто состояние равновесия, где Pe = 91,7 ГПа и φse = 0,513. Кривая равновесия теперь показывает, что φs слегка смещается влево от φs0, а затем резко возвращается вправо. Следовательно, в отличие от случаев для парафина (g) – MHE (s), равновесное значение φse, вероятно, будет найдено при φse> φs0 и для этого случая.

    В нашем последнем примере мы еще больше увеличиваем скорость ударной волны до D = 14,0 мм / мкс для эпоксидной смолы (г) –шпинель (ы) с φs0 = 0.4. Структура внутреннего скачка уплотнения с профилями Pg, Ps и Pe показана на Рисунке 13 (b) и снова показывает газофазный скачок уплотнения, находящийся в верхней части ударной структуры, как на Рисунке 13 (a), с Pg> Ps. (Примечание: ведущий газовый скачок не показан, только состояние ведущего скачка, Pg≈130 ГПа). Здесь, как на Рисунке 13 (а), в потоке преобладает эпоксидная смола с меньшей плотностью, но с большей скоростью ударной волны (g) (см. Рисунок 11). При Pg> Ps в широкой области около головы ударной структуры видно, что энергия движется вперед через дозвуковой поток эпоксидной смолы (g), а затем передается за счет сопротивления шпинели (шпинели).В результате сначала видно, что φs существенно уменьшается. При cs0 D = 6,0 и 10,0 мм / мкс (см. Рисунок 5 (b) и рисунок 6 (b)). Теперь поток в эпоксидной смоле (g) является полностью дозвуковым по всей структуре скачка уплотнения, начиная с ведущего газового скачка уплотнения при Pg = 130 ГПа, в то время как поток в шпинели (ах) начинается как сверхзвуковой в головной части волны, а затем переключается. к дозвуковому через непрерывный и плавный переход типа критической точки, который теперь обнаруживается далеко за головной частью волны. Сравнивая с результатами на рисунках 13 (a) и 6 (b), мы обнаруживаем, что роли эпоксидной смолы (g) и шпинели (s) полностью поменялись из-за этого увеличения скорости волны до D = 14.0 мм / мкс, чтобы раствор выглядел так, как для парафина (г) – МГЭ (т) с φs0 = 0,4 и κ = 1. Это переключение в поведении коррелирует с диаграммами Гюгонио для эпоксидной смолы (г) и шпинели (ей) выше примерно при давлении 60 ГПа, как показано на рисунке 11, и парафина (г) – MHE (s), показанном на рисунке 2. При Pg> Ps в широкой области в верхней части ударной структуры мы обнаруживаем, что φs существенно уменьшается от φs0 перед плавным переходом, который перемещает Ps> Pg и возвращает φs обратно от его минимального значения φs≈0. 33, до конечного равновесного значения φse = 0,47, где Pe = 215,8 ГПа. Когда D увеличился до D = 14,0 мм / мкс, мы видим, что кривая равновесия продолжается дальше влево в плоскости P в зависимости от φs. Значительные доли кривых решения теперь обнаруживаются, лежащие как над верхней, так и над нижней ветвями кривой равновесия.

    Мы заканчиваем этот раздел сравнением нашей рассчитанной смеси Гюгонио для эпоксидной смолы (г) –шпинель (ы), φs0 = 0,4 и κ = 1 с экспериментальными данными, полученными в ходе измерений Marsh et al. [22]. На рисунке 14 показаны наши расчетные результаты в сравнении с экспериментом. Данные наших расчетных решений можно найти в Приложении 2. Сравнение наших рассчитанных согласующих решений, для которых наша методология определена здесь, и данные очень хорошие.

    7. Выводы

    В этой статье основное внимание уделяется пониманию структуры ударных волн в двухфазных материалах с точки зрения теории континуальных смесей. С этой точки зрения, каждая фаза регулируется отдельным набором законов сохранения массы, импульса и энергии, а также добавленным УЧП для описания эволюции объемной доли φs одной из фаз.Взаимодействие между фазами регулируется условиями межфазного обмена, которые здесь мы ограничили межфазным сопротивлением = δ (us-ug) и уплотнением = φs (1-φs) (Ps-Pg) / μc. Эта система из семи уравнений является гиперболической и поддерживает отдельные акустические волны и волны частиц в каждой из фаз, а также двухфазные волны равновесия, такие как смешанная звуковая волна.

    В задачах, представляющих общий интерес и интересующих нас, как сопротивление, так и процесс уплотнения могут быть жесткими, с δ → ∞ и μc → 0.Тогда скорость частиц и разность давлений в большинстве случаев можно считать малыми, что ранее привело нас к выводу сокращенной модели из 5 уравнений, содержащей только одну скорость, скорость смеси, и одно давление, давление смеси [9]. Эта модель из 5 уравнений также является гиперболической, но ограничена масштабами, которые велики по сравнению с узкими масштабами сопротивления и уплотнения. Мы называем эту модель моделью внешнего слоя. Выделенный предел δ → ∞, μc → 0, с κ = δμc = O (1), относит такие процессы, как удары и O (1) разность скоростей и давления к очень узким внутренним слоям.Эти тонкие зоны можно рассматривать как квазистационарные на временной шкале внешних регионов. После решения квазистационарная структура внутреннего слоя может использоваться для соединения различных состояний равновесия скорости частиц и давления во внешних областях, таких как внешний слой без сотрясения, с внешним слоем, подвергшимся сотрясению. Эту проблему внутреннего слоя мы изучали в этой статье.

    Мы обнаружили, что эта проблема внутреннего слоя и ударной зоны состоит из трех ОДУ для wg, ws и φs (или, альтернативно, для ρg, ρs, φs или Pg, Ps, φs), поддерживаемых четырьмя алгебраическими условиями сохранения масс отдельных фаз, количества движения и энергии смеси.Как только информация EOS предоставлена, четыре алгебраических условия приводят к ограничению возможных состояний равновесия в форме функции Pe (D, φse; EOS-параметры, P0, φs0), где D – скорость волны и φse – значение φs в состоянии равновесия. Возможные состояния равновесия включают начальное состояние, состояние без сотрясения и семейство конечных состояний удара. Роль системы 3-ОДУ состоит в том, чтобы определить φse и завершить спецификацию состояния равновесия. Мы решили эти уравнения для трех смесей материалов: парафин (г) – МГЭ (т) с φs0 = 0.4 парафин (г) – МГЭ (т) с φs0 = 0,75 и эпоксид (г) – шпинель (т) с φs0 = 0,4, для двух значений параметров закона обмена, κ = 1 и κ = 10. Результаты перечислены ниже.

    1. Кривые равновесия Pe (D, φs; ⋯) как функция φs имеют параболическую форму с осью симметрии, направленной вдоль оси φs. Для всех случаев парафина (g) – MHE (s) параболы открываются в направлении меньших φs, в то время как для эпоксидной (g) шпинели (s) параболы открываются в направлении больших φs. При φs0 в качестве их фокуса увеличение D перемещает вершину этих парабол дальше от φs0, в результате чего две стороны параболы становятся почти параллельными линиями, выровненными с осью φs в интервале 0 <φs <1. Таким образом, по мере увеличения D Pe становится менее чувствительным к значению φse.

    2. Минимальная равновесная скорость удара в этих смесях материалов определяется формулой Вуда.

    3. Структура удара зависит от равновесных свойств термодинамики каждого отдельного материала и условий процесса обмена (динамики).

    4. Внутренние структуры в этих скачках уплотнения изменяются от плавных течений как в газовой, так и в твердой фазах с увеличением Pg и Ps при меньших значениях D до структур с скачками скачка уплотнения в обеих фазах при больших значениях D. .

    5. Материал с наивысшей скоростью однофазного удара (в данных условиях) контролирует поток. Течение в этом материале дозвуковое и преобладает над потоком на передней кромке ударной структуры. Под действием членов обмена поток в другом материале ускоряется доминирующим материалом, изменяя поток другого материала со сверхзвукового на дозвуковой при движении от передней части к задней части ударной структуры.

    6. Доминирующий материал контролирует раннюю эволюцию объемной доли φs, учитывая его более высокое давление по сравнению с давлением в другом материале.Таким образом, если газовая фаза является преобладающим материалом, то из закона уплотнения wsdφs / dζ = φs (1 − φs) (Ps − Pg) / κ следует, что φs должен сначала уменьшаться, а если твердая фаза преобладает , φs сначала возрастает. По мере того, как поток движется к равновесию, роли доминирующей и подчиненной фаз могут переключаться, обращая вспять эволюцию φs, когда только давление проходит через локальную точку равновесия.

    7. Хотя изменение динамических процессов (путем изменения κ = δμc) может сильно повлиять на структуру скачка, оно оказывает гораздо более слабое влияние на значение φse и конечное состояние равновесия.

    8. Какой из двух материалов доминирует, может измениться под давлением. Парафин (г) является преобладающим материалом в смеси парафин (г) – МГЭ (т) как для φs0 = 0,4, так и для φs0 = 0,75, независимо от давления. Однако преобладающий материал переключается с шпинели (шпинели) при низких давлениях в эпоксидной смоле (г) – шпинель (ы) с φs0 = 0,4 на эпоксидную смолу (г) при высоких давлениях, поскольку кривая Гюгонио для эпоксидной смолы (г) пересекает что шпинели (шпинели), при увеличении давления.

    9. Наша расчетная смесь Гюгонио для эпоксидной смолы (г) –шпинель (шпинель) с φs0 = 0.4 достаточно хорошо отслеживает экспериментально измеренную смесь Гюгонио.

    10. По мере увеличения D состояние Гюгонио (Pe, we и т. Д.) Становится относительно нечувствительным к значению φse. Однако, поскольку значения φse также должны совпадать с решениями для внешнего слоя, отсутствие чувствительности Pe, we и т. Д. К φse не обязательно означает, что решение для внешнего слоя не зависит от φse.

    11. Учитывая относительно простые формы, которые мы используем для моделирования динамических процессов (условия обмена), мы можем получить некоторое утешение в том, насколько слабо их влияние на φse и состояние ударного равновесия.

    Рис. полностью диспергированная ударная волна, распространяющаяся при D = 2,0 мм / мкс (cequil = 1,834 мм / мкс) в смеси парафин (г) – МГЭ (т) с φs0 = 0.4 и κ = 1, показывающие давление газа и твердой фазы (ГПа) в зависимости от φs. Аналогичные кривые найдены для wg и ws и ρg и ρs. Темная сплошная кривая представляет собой геометрическое место возможных равновесных давлений ударной волны для этой смеси и скорости волны. Интегрирования, которые начинаются в начальном состоянии (Pg = Ps = P0), отображаются для двух решений с разными начальными условиями, C2 <0 и C2> 0. Решение, которое начинается слева от кривой равновесия, C2 <0, показывает, что Pg и Ps увеличиваются с разной скоростью, причем Pg и Ps достигают одной и той же точки на кривой равновесия при Pe = 0.27 ГПа и φse = 0,381. Решение, которое начинается справа от кривой равновесия, C2> 0, смещается к отрицательным значениям для Pg и Ps и никогда не соприкасается с кривой равновесия (цвет онлайн).

    Рисунок 4.Внутренняя структура ударной волны в парафине (g) – MHE (s), с φs0 = 0,4, κ = 1 и D = 4,0 мм / мкс (cs0 ζ , показано на рисунке (b). (цвет онлайн).

    Рисунок 6. Внутренняя структура ударной волны в парафине (г) – МГЭ (т), с φs0 = 0,4, κ = 1 и D = 10,0 мм / мкс (cs0 wgc и wsc в зависимости от φs. Обнаружено, что начиная с ведущего газового скачка уплотнения и начального твердофазного состояния интегральные кривые wg и ws пересекают локусы критических точек при φsc = 0,325, что указывает на наличие плавного трансзвукового перехода в твердой фазе. При выходе из множества критических точек траектории интегральных кривых wg и ws не приводят к их пересечению с точкой равновесия. Начиная интегрирование с конечного состояния ударной волны, решается задача стрельбы, которая определяет φse как φse = 0,415. На рисунке (b) показана составная структура внутренней ударной волны, показывающая давление газа и твердой фазы, а также кривую равновесия (темная сплошная кривая) в зависимости от φs. Общие черты решений напоминают те, что показаны на Рисунке 5 (b), причем кривая равновесия даже более близка к горизонтальной, чем то, что наблюдается на Рисунке 5 (b). Конечное состояние ударной волны, найденная точка равновесия Pe = 63.82 ГПа и φse = 0,415 (цветной онлайн).

    Рис. 7. Кривые равновесия для κ = 10 остаются неизменными по сравнению с рисунками 1 и 4, так как они не зависят от динамических процессов. Результаты показывают увеличенную разницу между давлением газовой фазы и твердой фазы, что мы ожидаем увидеть при увеличении κ . Однако состояние равновесия Pe = 0,27 ГПа и φse = 0,381 для случая D = 2,0 мм / мкс остается неизменным с десятикратным увеличением κ , в то время как состояние равновесия Pe = 7,20 ГПа и φse = 0,338 для в случае D = 4,0 мм / мкс, незначительно изменяется по сравнению со случаем κ = 1, Pe = 7,12 ГПа и φse = 0,341. Как и в случае κ = 1, поток газовой фазы является дозвуковым на обоих рисунках (а) и (б).Твердофазный поток на рисунке (а) является сверхзвуковым, а на рисунке (b) поток твердой фазы изначально сверхзвуковой, но становится только звуковым при пересечении кривой равновесия. (цвет онлайн).

    Рис. 8. Структура внутренней ударной волны, показывающая давление газа и твердой фазы и кривая равновесия (темная сплошная кривая) в зависимости от φs, для волны в парафине (г) – MHE (s), с φs0 = 0,4, κ = 10 и D = 10,0 мм / мкс (cs0 Что касается случая κ = 1, мы видим, что течение газовой фазы дозвуковое, а твердофазное претерпевает трансзвуковой переход.Однако здесь мы впервые видим, что трансзвуковой переход не является плавным, а включает внутренний твердофазный скачок уплотнения для преодоления перехода. Чтобы облегчить отображение решения, на подрисунке (а) мы добавляем вторую кривую давления твердой фазы; кривая давления твердой фазы плюс добавленное давление, которое установившийся скачок добавит к давлению (Ps + скачок). Таким образом, давление твердой фазы, которое начинается в начальном состоянии, следует кривой Ps до точки, в которой необходим внутренний твердофазный скачок уплотнения, где раствор перескакивает на кривую скачка уплотнения Ps +.В этот момент давление твердой фазы подскакивает, а давление газовой фазы испытывает скачкообразный наклон. Решается задача съемки с параметром φse, так что скачок скачка уплотнения в твердофазных переменных и скачок наклона в газофазных переменных происходят при уникальном значении φsc. При всех этих изменениях состояние равновесия здесь Pe = 63,95 ГПа и φse = 0,410 мало отличается от состояния равновесия для случая κ = 1, Pe = 63,82 ГПа и φse = 0,415. Сравнение модели 3-ODE с прямым численным моделированием модели 7-Equation показано на рисунке (b).(цвет онлайн).

    Рисунок 9.Структура внутренней ударной волны, показывающая давление газа и твердой фазы и кривую равновесия (темная сплошная кривая) в зависимости от φs, для волны в парафине (г) – MHE (s), с φs0 = 0,75, κ = 1 и D = 2,0 мм / мкс (cs0 Стоит отметить три особенности решения; (1) верхняя ветвь кривой равновесия лежит далеко от растворов для Pg и Ps, (2) Pg лежит выше Ps на протяжении большей части повышения давления, что вызывает уменьшение φs, но Pg падает ниже Ps на последнем участке. подъема к кривой равновесия, что вызывает увеличение φs на конечных стадиях, и (3) поток газовой фазы является дозвуковым на протяжении всего подъема, в то время как поток твердой фазы является сверхзвуковым при низких давлениях, испытывает внутреннюю ударную волну до структура скачка уплотнения, после которого течение дозвуковое до достижения состояния равновесия, где Pe = 1.70 ГПа и φse = 0,698. На рисунке (b) показано сравнение модели 3-ODE с прямым численным моделированием модели 7-Equation. (цвет онлайн).

    Рис. 11. Изменение масштабированной плотности (ρ / ρ0) и скорости ударной волны ( D ) с давлением для однофазных ударов распространяется в чистой эпоксидной смоле (г) и чистой шпинели (ах). Шпинели с более высокой плотностью сложнее сжимать, она достигает максимального сжатия при гораздо более высоких значениях P , чем эпоксидная смола (г), и имеет более высокую скорость ударной волны при более низких давлениях. Однако с увеличением давления скорость ударной волны в эпоксидной смоле (г) превосходит скорость шпинели (шпинели). Это поведение противоположно тому, что мы наблюдаем для чистого парафина (g) и чистого MHE (s), где парафин с более низкой плотностью (g) является более сложным для сжатия материалом, и скорость ударной волны которого остается выше, чем у MHE (s ) для всех давлений. (цвет онлайн).

    Рис. 12. Сравнивая результаты на подрисунке (а) с результатами на рис. 1, мы видим, что роли газа и твердого вещества меняются местами ( g → s и s → g). При Ps> Pg φs увеличивается по всей структуре как для случая D = 3,5 мм / мкс, так и для D = 7,0 мм / мкс. Кривая равновесия расположена ниже и почти параллельна росту Ps и Pg. Для волны низкого давления, показанной на рисунке (а), трансзвуковой газофазный переход является плавным, а точка равновесия имеет Pe = 1.61 ГПа и φse = 0,423. Для случая более высокого давления, показанного на подрисунке (b), растворы под давлением как в газовой, так и в твердой фазах выходят из исходного состояния, и снова Ps постоянно превышает Pg. Таким образом, дозвуковой, твердофазный поток доминирует над переносом энергии по всей структуре скачка уплотнения на обоих рисунках (а) и (б). Плавный трансзвуковой газофазный переход, показанный на рисунке (а), заменен большим газовым скачком внутри структуры скачка на рисунке (b). В результате получается непрерывный, но негладкий дозвуковой профиль Ps с Pe = 36. 5 ГПа и φse = 0,5325 на рисунке (б). φs увеличивается на обоих рисунках (а) и (б). (цвет онлайн).

    Подавление искажений ударной волны на мегагерцах с помощью фазо-сопряженной цифровой голографии на линии

  • 1.

    Габор Д. А. Новый микроскопический принцип. Nature 161 , 777–778 (1948).

    ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 2.

    Schnars, U. & Jueptner, W. Цифровая голография: цифровая запись голограммы, числовая реконструкция и связанные методы (Springer, 2005).

  • 3.

    Чен, Ю., Вагнер, Дж. Л., Фариас, П. А., Де Мауро, Э. П. и Гильденбехер, Д. Р. Галинстан Распад жидкого металла и образование капель в поперечном потоке, вызванном ударной нагрузкой. Внутр. J. Многофазный поток 106 , 147–163 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 4.

    Гильденбехер, Д. Р., Купер, М. А. и Сойка, П. Е. Высокоскоростная (20 кГц) цифровая поточная голография для отслеживания переходных частиц и определения размеров в многофазных потоках. Заявл. Опт. 55 , 2892–2903 (2016).

    ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 5.

    Chen, Y. et al. Исследование горения частиц алюминия в шлейфах твердого топлива с помощью цифровой поточной голографии и визуальной пирометрии. Сжигание. Пламя 182C , 225–237 (2017).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 6.

    Чен Ю., Хейборн Дж. Д. и Гильденбехер Д. Р. Цифровая поточная голография и пирометрия с временным разрешением для алюминизированных твердых ракетных топлив. В Proc. Конференция по визуализации и прикладной оптике: лазерные приложения для химического анализа, анализа безопасности и окружающей среды, (2018). LTu3C.5.

  • 7.

    Powell, M. S. et al. Определение размеров агломератов в алюминизированных порохах с использованием цифровой поточной голографии и традиционной диагностики. J. Propul. Power 34 , 1002–1014 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 8.

    Лаутерборн, В. и Кох, А. Голографическое наблюдение удвоенных по периоду и хаотических колебаний пузырьков в акустической кавитации. Phys. Ред. A 35 , 1974–1976 (1987).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 9.

    Альфер Р. А. и Уайт Д. Р. Оптическая рефракция высокотемпературных газов.I. Эффекты, возникающие при диссоциации двухатомных газов. Phys. Жидкости 2 , 153–161 (1959).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 10.

    Альфер Р. А. и Уайт Д. Р. Оптическая рефракция высокотемпературных газов. II. Эффекты, возникающие при ионизации одноатомных газов. Phys. Жидкости 2 , 162–169 (1959).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 11.

    Wu, Y. et al. Одновременное амплитудное и фазово-контрастное изображение горящей частицы топлива и цифровая встроенная голография пламени: модель и проверка. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Перевод 199 , 26–35 (2017).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 12.

    Лаутерборн В. и Эбелинг К. Дж. Высокоскоростная голография лазерного пробоя жидкостей. Заявл. Phys. Lett. 31 , 663–664 (1977).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 13.

    Марринан Д. П., Фьюст Ф. и Саттон Дж. А. Сохраняющее пространственное разрешение обратное отражение для измерений газофазного лазерного рассеяния в турбулентном пламени с использованием зеркала с ОВФ. Опт. Lett. 41 , 468–471 (2016).

    ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 14.

    Bloom, D. M. & Bjorklund, G.C. Сопряженная генерация волнового фронта и реконструкция изображения с помощью четырехволнового смешения. Заявл. Phys. Lett. 31 , 592–594 (1977).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 15.

    Яррисон-Райс, Дж. М. и др. Фазово-сопряженное изображение высокого разрешения в преобразователях фазы с двойной накачкой. Заявл. Опт. 34 , 7597–7603 (1995).

    ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 16.

    Moldonado, J.-L. и другие. Обратимая голография и оптическое ОВФ для формирования / коррекции изображения с использованием высокоэффективных органических фоторефрактивных полимеров. J. Appl. Res. Technol. 13 , 537–542 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 17.

    Чан, Х.-Т., Чу, Ю.-К., Шиу, М.-Т. И Чанг, К.-К. Повышение точности изображения в цифровой голографической микроскопии с использованием оптического фазового сопряжения. Опт. Lasers Eng. 100 , 195–199 (2018).

    Артикул Google Scholar

  • 18.

    Ма, К., Сюй, X., Лю, Й. и Ван, Л. В. Оптическая фокусировка с обращенной во времени адаптированной возмущением (TRAP) на динамические объекты внутри рассеивающей среды. Nat. Фотоника 8 , 931–936 (2014).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

  • 19.

    Якуб, З., Псалтис, Д., Фелд, М. С. и Янг, К. Оптическое фазовое сопряжение для подавления мутности в биологических образцах. Nat. Фотоника 2 , 110–115 (2008).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

  • 20.

    Туроу, Б., Цзян, Н., Самими, М. и Лемперт, У. Узкополосный импульсный лазер с мегагерцовыми импульсами для высокоскоростной диагностики потока. Заявл.Опт. 43 , 5064–5073 (2004).

    ADS PubMed Статья Google Scholar

  • 21.

    Fuest, F., Papageorge, M. J., Lempert, W. R. & Sutton, J. A. Сверхвысокая энергия лазерного импульса и генерация мощности на частоте 10 кГц. Опт. Lett. 37 , 3231–3233 (2012).

    ADS PubMed Статья Google Scholar

  • 22.

    Цзян, Н., Паттон, Р. А., Лемперт, В. Р. и Саттон, Дж. А. Разработка изображений CH PLIF с высокой частотой повторения в турбулентном пламени без предварительного смешивания. Proc. Гореть. Inst. 33 , 767–774 (2011).

    CAS Статья Google Scholar

  • 23.

    Туроу Б., Хилман Дж., Самими М. и Лемперт В. Прогресс в направлении планарной доплеровской велосиметрии в реальном времени. В Proc. 41-е совещание AIAA по аэрокосмическим наукам, AIAA SciTech (2003).

  • 24.

    Цзян, Н., Лемперт, В. Р., Свитцер, Г. Л., Мейер, Т. Р. и Горд, Дж. Р. Узкополосный параметрический оптический генератор с мегагерцовой частотой повторения для диагностики высокоскоростного потока и горения. Заявл. Опт. 47 , 64–71 (2008).

    ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 25.

    Фишер Б. и Стернклар С. Передача изображения и интерферометрия с многомодовыми волокнами с использованием ОВФ с самонакачкой. Заявл. Phys. Lett. 46 , 113–114 (1985).

    ADS Статья Google Scholar

  • 26.

    Когельник Х. Визуализация оптических мод – резонаторов с внутренними линзами. Bell Syst. Tech. J. 44 , 455–494 (1965).

    Артикул Google Scholar

  • 27.

    Ярив А. Фазово-сопряженная оптика и голография в реальном времени. IEEE J.Квантовая электроника. QR-14 , 650–660 (1978).

    ADS Статья Google Scholar

  • 28.

    Odoulov, S. et al. Интерференция и голография с помощью фемтосекундных лазерных импульсов разного цвета. Nat. Commun. 6 , 5866 (2014).

    ADS Статья CAS Google Scholar

  • 29.

    Сибукава А., Окамото А., Гото Ю., Honma, S. & Tomita, A. Цифровое ОВФ-зеркало путем параллельного расположения двух только фазовых пространственных модуляторов света. Опт. Экспресс 22 , 11918–11929 (2014).

    ADS PubMed Статья Google Scholar

  • 30.

    Hillman, T. R. et al. Цифровое оптическое фазовое сопряжение для доставки двумерных изображений через мутную среду. Sci. Реп . 3 , 1909 (2013).

  • 31.

    Тода, С., Като, Ю., Кудо, Н., Шимидзу, К. Влияние интенсивности цифрового фазово-сопряженного света на визуализацию с обращением времени через ткани животных. Biomed. Опт. Экспресс 9 , 1570–1581 (2018).

    PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

  • 32.

    Пападопулос, И. Н., Джоанно, Ж.-С., Пуле, Дж. Ф. А. и Джудкевиц, Б. Компенсация рассеяния с помощью фокусного сканирования голографического зондирования аберраций (F-SHARP). Nat. Фотоника 11 , 116–124 (2016).

    ADS Статья CAS Google Scholar

  • 33.

    Джудкевиц, Б., Ван, Ю. М., Хорстмейер, Р., Мэти, А. и Янг, К. Спекл-шкала фокусировки в диффузном режиме с обращением времени для света с кодированной дисперсией (TROVE). Nat. Фотоника 7 , 300–305 (2013).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

  • 34.

    Lee, K., Lee, J., Park, J.-H., Park, J.-H. И Парк, Ю. К. Одноволновое оптическое зеркало с ОВФ путем активного объединения произвольных световых полей в одномодовый отражатель. Phys. Rev. Lett. 115 , 153902 (2015).

    ADS PubMed Статья CAS Google Scholar

  • 35.

    Гильденбехер, Д. Р., Хоффмайстер, К. Н. Г., Кунцлер, В. М., Ричардсон, Д. Р. и Кирни, С. П. Цифровая встроенная голография с фазовым сопряжением (PCDIH). Опт. Lett. 43 , 803–806 (2018).

    ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 36.

    Хоффмайстер, К. Н. Г., Кирни, С. П. и Гильденбехер, Д. Р. Цифровая встроенная голография с оптическим фазовым сопряжением для коррекции аберраций в пламени, насыщенном частицами. В Proc. 54-е совещание AIAA по аэрокосмическим наукам, AIAA SciTech (2016). AIAA-2016-1046.

  • 37.

    Smyser, M.Э., Рахман, К. А., Слипченко, М. Н., Рой, С. и Мейер, Т. Р. Компактный Nd: YAG-лазер с импульсным режимом для измерения скорости и частиц в полосе частот кГц – МГц. Опт. Lett. 43 , 735–738 (2018).

    ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 38.

    Jiang, N. et al. Визуализация планарной лазерно-индуцированной флуоресценции с частотой МГц в гиперзвуковой аэродинамической трубе с частотой 10 МГц. Заявл. Опт. 50 , A20 – A28 (2011).

    CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 39.

    Береш С. и др. Импульсно-импульсный PIV в высокоскоростной аэродинамической трубе. Измер. Sci. Technol. 26 , 095305–1–095305–13 (2015).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 40.

    Майкл, Дж. Б., Венкатесваран, П., Шэддикс, К. Р. и Мейер, Т. Р. Влияние повторяющихся импульсов на многократную генерацию изображений планарного лазерно-индуцированного накала в ламинарном и турбулентном пламени с частотой несколько килогерц. Заявл. Опт. 54 , 3331–3344 (2015).

    ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 41.

    Рой, С., Хсу, П.С., Цзян, Н., Слипченко, М. Н. и Горд, Дж. Р., газофазная термометрия с частотой 100 кГц с использованием импульсов длительностью 100 пс от импульсного лазера. Опт. Lett. 40 , 5125–5128 (2015).

    ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 42.

    Ehn, A. et al. КАДР: фемтосекундная видеосъемка для атомной и молекулярной динамики. Свет: Науки. Прил. 6 , e17045 (2017).

    CAS Статья Google Scholar

  • 43.

    Sugawa, S. et al. КМОП-датчик изображения с глобальным затвором 20 Mfps с улучшенной чувствительностью и энергопотреблением. В International Image Sensor Workshop , 166–169 (2015).

  • 44.

    Бухманн, Н. А., Аткинсон, К.И Сориа, Дж. Сверхскоростная томографическая цифровая голографическая велосиметрия в сверхзвуковых струйных потоках, нагруженных частицами. Измер. Sci. Technol. 24 , 024005 (2013).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 45.

    Ингворсен, К. М., Бухманн, Н. А. и Сориа, Дж. Сверхбыстрая цифровая поточная система голографии, применяемая к сверхзвуковым недорасширенным струйным потокам, содержащим частицы. В 50-м заседании AIAA Aerospace Sciences Meeting, AIAA SciTech (2012).

  • 46.

    Guildenbecher, D. R. et al. Цифровая поточная голография с частотой кГц применяется для количественного определения вторичных капель в результате аэродинамического разрушения столба жидкости в ударной трубе. На 54-м заседании AIAA по аэрокосмическим наукам , AIAA SciTech (2016). AIAA-2016-1044.

  • 47.

    Chen, Y. et al. Аэродинамический разрыв и образование вторичных капель столба жидкого металла в ударно-индуцированном поперечном потоке. В 55-м совещании AIAA по аэрокосмическим наукам, AIAA SciTech (2017).AIAA-2017-1892.

  • 48.

    Чен, Й., Хейборн, Дж. Д., Гильденбехер, Д. Р., Смизер, М. Э. и Слипченко, М. Н. Сверхбыстрая импульсно-импульсная синхронизированная цифровая голография на линии для визуализации через искажения ударной волны. В 57-м совещании AIAA по аэрокосмическим наукам, AIAA SciTech (2019).

  • 49.

    Латычевская, Т., Финк, Х.-В. Практические алгоритмы моделирования и реконструкции цифровых поточных голограмм. Заявл. Опт. 54 , 2424–2434 (2015).

    ADS PubMed Статья Google Scholar

  • 50.

    Zhang, W. et al. Голография без двойных изображений: подход к сжимающему восприятию. Phys. Rev. Lett. 121 , 093902 (2018).

    ADS PubMed Статья Google Scholar

  • 51.

    Брэгг, В. Л. и Роджерс, Г. Л. Устранение нежелательных изображений в дифракционной микроскопии. Nature 167 , 190–191 (1951).

    ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 52.

    Гильденбехер, Д. Р., Гао, Дж., Реу, П. Л. и Чен, Дж. Моделирование цифровой голографии и эксперименты для количественной оценки точности трехмерного местоположения частиц и двумерного определения размеров с использованием предлагаемого гибридного метода. Заявл. Опт. 52 , 3790–3801 (2013).

    ADS PubMed Статья Google Scholar

  • 53.

    He, G. S. Оптическое ОВФ: принципы, методы и приложения. Prog. Quant. Электрон. 26 , 131–191 (2002).

    ADS Статья Google Scholar

  • 54.

    Hellwarth, R. W. Генерация обращенных во времени волновых фронтов с помощью нелинейной рефракции. J. Opt. Soc. Являюсь. A67 , 1–3 (1977).

    ADS Статья Google Scholar

  • 55.

    Yoshida, H. et al. Тяжелые фторуглеродные жидкости для зеркала вынужденного рассеяния Бриллюэна с ОВФ. Заявл. Опт. 36 , 3739–3744 (1997).

    ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 56.

    Ван Вонтергхем, Б., Даттон, Т. Э., Сальтиель, С. М. и Рентзепис, П. М. Отражательная способность и точность оптического фазового сопряжения в CS2 с помощью пикосекундного импульса четырехволнового смешения. J. Appl.Phys. 64 , 4329–4333 (1988).

    ADS Статья Google Scholar

  • 57.

    Coëtmellec, C. et al. Цифровая поточная оценка голографии для общей фазы и непрозрачных частиц. J. Eur. Опт. Soc. Rapid Publ. 9 , 14021 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 58.

    Sai Shiva, S. et al. Численное исследование динамики наносекундной лазерно-индуцированной плазмы и ударной волны из воздуха с использованием 2D гидродинамического кода. Phys. Плазмы 24 , 083110 (2017).

    ADS Статья CAS Google Scholar

  • 59.

    Merk, S. et al. Диагностика лазерно-индуцированной плазмы с использованием инверсии Абеля и радиационного моделирования. Заявл. Spectrosc. 67 , 851–859 (2013).

    ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

  • 60.

    Седов Л.И.Распространение сильных взрывных волн. Прикл. Мат. Мех. 10 , 241–250 (1946).

    Google Scholar

  • 61.

    Камм, Дж. Р. Оценка решения для взрывной волны Седова – фон Неймана – Тейлора . Технический отчет LA-UR-00-6055 (Национальная лаборатория Лос-Аламоса, 2000 г.).

  • 62.

    Йегер, Дж. Д., Боуден, П. Р., Гильденбехер, Д. Р. и Олес, Дж. Д. Определение характеристик сверхскоростных металлических фрагментов для инициирования взрывом. J. Appl. Phys. 122 , 035901 (2017).

    ADS Статья CAS Google Scholar

  • Влияет ли потребление хлоридов на ранней фазе реанимации при септическом шоке на почечный исход?

    Введение: Введение жидкости – одно из первых направлений лечения гемодинамики при сепсисе и септическом шоке. Исследования, изучающие влияние жидкостей, богатых хлоридом, включая физиологический раствор, на функцию почек, сообщают о противоречивых результатах.

    Методы: Это проспективное наблюдательное многоцентровое исследование. Подходили пациенты с септическим шоком, определенным в соответствии с определением сепсиса-2. «Высокая доза» хлорида определялась как потребление хлорида более 18 г, введенное в течение первых 48 часов после лечения септического шока.Целью этого исследования было изучить влияние кумулятивной инфузии хлорида в течение первых 48 часов реанимации после септического шока на острое повреждение почек (ОПП).

    Результаты: Было включено двести тридцать девять пациентов с септическим шоком. Пациенты, получившие «высокую дозу» хлорида, имели значительно более высокий балл по оценке последовательной органной недостаточности на момент включения в исследование (P <0. 001). Кумулятивная хлоридная нагрузка была выше у пациентов, которым требовалась заместительная почечная терапия (ЗПТ) (31,1 против 25,2 г / 48 ч; P <0,005). Регрессия, взвешенная по шкале склонности, не обнаружила никакой связи между «высокими дозами» хлорида и ОПП, требующими ЗПТ (OR: 0,97 [0,88–1,1]; P = 0,69). Не было никакой связи между «высокой дозой» хлорида и ухудшением функции почек на h58 (OR: 0,94 [0,83–1,1]; P = 0,42). Также не было никакой связи между «высокой дозой» хлорида и продолжительностью пребывания в ОИТ (P = 0.61), 28-дневная смертность (P = 0,83) или госпитальная смертность (P = 0,89).

    Вывод: На ранней стадии реанимации тяжелобольных пациентов с септическим шоком введение «высоких доз» хлорида (> 18 г / 48 ч) не было связано с прогнозом почек.

    Фазовый переход твердых тел при ударном сжатии

    [1] М. Uchino, T. Mashimo, M. Kodama, T. Kobayashi, E. Takasawa, T. Sekine, Y. Noguchi, H. Hikosaka, K. Fukuoka, Y. Syono, T. Kondo, T. Yagi, J. Phys. Chem. Solids 60, 827 (1999).

    DOI: 10.1016/s0022-3697(98)00328-x

    [2] T.Mashimo, M. Uchino, A. Nakamura, T. Kobayashi, E. Takasawa, T. Sekine, Y. Noguchi, H. Hikosaka, K. Fukuoka, Y. Syono, J. Appl. Phys. 86, 6710 (1999).

    DOI: 10. 1063/1.371749

    [3] M.Uchino, T. Mashimo, Rev. High Pressure Sci. Technol. Vol. 17, 835 (1998). Рис. 5. Данные US-UP Hugoniot для элементарных металлов и некоторых соединений со скоростью частиц до 40 км / с. ZrO2 GGG Al2O3 TiB2 AlN SiO2 US = 5. 90 + 1. 22UP.

    [4] Т. Машимо, К. Нагаяма и А. Саваока; J. Appl. Phys. 54, 5043 (1983).

    [5] Ю.Сёно, К. Кусаба, М. Кикучи и К. Фукуока; Исследования при высоких давлениях в физике минералов / Под ред. Х. Манганани и Ю. Сёно, стр.385 (1987).

    [6] Т. Машимо, А. Накамура, К. Кодама, К. Кусаба, К. Фукуока и Ю. Сёно; J. Appl. Phys. 77, 5060 (1995).

    [7] Ю.Zhang, T. Mashimo, Y. Uemura, M. Uchino, M. Kodama, K. Shibata, K. Fukuoka, M. Kikuchi, T. Kobayashi, T. Sekine, J. Appl. Phys. 100, 113336 (2006).

    [8] T. Машимо, Ударное сжатие конденсированных сред при высоком давлении, т. III, ред. Л. Дэвисон и М. Шахинпур (Springer-Verlag, New York, 1998), стр. 101-146.

    [9] Ю.Чжан, К. Фукуока, М. Кикучи, М. Кодама, К. Шибата, Т. Машимо, Internat. J. Удар. Англ. 32, 643 (2005).

    [10] Т. Гото, Дж. СатоЙ. Сёно; Достижения в науке о Земле и планетах, Vol. 12. С. 595, Ред. С. Акимото и Х. Манганани. (1982).

    [11] W.Gust, Phys. Ред. B 22, 4744 (1980).

    [12] Т. Машимо, Р.Чау, Ю. Чжан, Т. Кобайоши, Т. Секин, К. Фукуока, Ю. Сёно, М. Кодама, В. Дж. Неллис, Phys. Rev. Lett. 96, 105504 (2006).

    DOI: 10.1103 / Physrevlett.96.105504

    [14] ЧАС.Хуа, С. Миров, Ю. К. Вохра, Phys. Ред. B 54, 6200 (1996).

    [14] К. Kusaba, M. Kikuchi, K. Fukuoka and Y. Syono; Phys. Chem. Minerals 154, 238 (1988).

    [16] S.Uehara, T. Masamoto, A. Onodera, M. Ueno, O. Shimomura, K. Takemura, J. Phys. Chem. Solids, 58, 2093 (1997).

    [17] W. Дж. Неллис, Ударные волны в конденсированных средах-2005 (ред. М. Д. Ферниша, М. Элерта, Т. П. Рассела, К. Т. Уайта, AIP, 2006), стр.115.

    [18] Л.Альтшулер В. Баканова, Сов. Phys. Успехи, 11, 678 (1969).

    [19] W. J. Nellis, Phys. Rev. Lett. 89 165502 (2002).

    [20] К. Холл, М.D. Knudson, J.R. Asay, R. Lemke, B.Oliver, Rev. Sci. Instrum. 72, 3587 (2001).

    [21] Р.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.