Detonationsvåg

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök

En detonationsvåg i fluiddynamiken är trycket och flödet som uppkommer när en mycket stor mängd energi släpps fri i en liten väl avgränsad volym. Flödesfältet kan approximeras med en bogchock, följt av ett 'själv-similärt' subsoniskt flödesfält.

Historik[redigera | redigera wikitext]

Den klassiska sfäriska flödeslösningen — den så kallade "similaritetslösningen" — togs oberoende av varandra fram av Geoffrey Ingram Taylor[1] och John von Neumann[2] under andra världskriget. Efter kriget publicerades similaritetslösningen av tre andra författare — Leonid I. Sedov[3], R. Latter[4], och J. Lockwood-Taylor[5] — vilka likaledes upptäckt lösningen oberoende[6].

Tillämpningar[redigera | redigera wikitext]

Militära[redigera | redigera wikitext]

Som svar på en begäran från brittiska atomvapenkommittén (MAUD Committee), uppskattade G. I. Taylor energimängden som skulle frigöras vid en atombombsexplosion i luft. Han förutsade att för en idealiserad punktkälla av energi, så skulle rumsfördelningen av flödesvariablerna ha samma form under ett givet tidsintervall. Variablerna skulle skilja sig enbart i skala – därav uttrycket "similaritetslösning". Denna hypotes gjorde att de partiella differentialekvationerna i termer av r (detonationsvågens radie) och t (tiden) kunde transformeras till en vanlig differentialekvation i termer av similaritetsvariabeln \frac{r^{5}\rho_{o}}{t^{2}E} ,

där \rho_{o} är luftens täthet och E är energin som avges vid explosionen[7] [8] [9]. Resultatet medgav att G. I. Taylor kunde uppskatta utbytet vid den första atombomsexplosionen i New Mexico 1945 enbart med hjälp av fotografier av smällen, vilken hade publicerats i dagstidningar och tidskrifter[6]. Utbytet vid explosionen bestämdes av ekvationen E = \left(\frac{\rho_{o}}{t^2}\right)\left(\frac{r}{C}\right)^5 ,

där C är en dimensionslös konstant som beror av kvoten mellan luftens specifika värme vid konstant tryck och dess specifika värme vid konstant volym. År 1950 publicerade G. I. Taylor två artiklar i vilka han avslöjade energiutbytet E från den första atombombsprovet[10], vilket dessförinnan varit hemligstämplad information och vars publicering därför orsakade avsevärt rabalder.

Astronomi[redigera | redigera wikitext]

Denna så kallade Sedov-Taylor lösning har kommit till användning inom astrofysiken, bland annat för att kvantitativt beräkna följderna av supernova-explosioner.

Referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Taylor, Sir Geoffrey Ingram, "The formation of a blast wave by a very intense explosion. I. Theoretical discussion," Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, Vol. 201, No. 1065, sidor 159 - 174 (22 mars 1950).
  2. ^ Neumann, John von, "The point source solution," John von Neumann. Collected Works, edited av A. J. Taub, Vol. 6 [Elmsford, N.Y.: Permagon Press, 1963], sidor 219 - 237.
  3. ^ Sedov, L. I., "Propagation of strong shock waves," Journal of Applied Mathematics and Mechanics, Vol. 10, pages 241 - 250 (1946).
  4. ^ Latter, R., "Similarity solution for a spherical shock wave," Journal of Applied Physics, Vol. 26, pages 954 - 960 (1955).
  5. ^ Lockwood-Taylor, J., "An exact solution of the spherical blast wave problem," Philosophical Magazine, Vol. 46, pages 317 - 320 (1955).
  6. ^ [a b] Batchelor, George; The Life and Legacy of G. I. Taylor, Cambridge University Press (1996), sidor 202 - 207.
  7. ^ Diskussion om ”similarity solutions” med G. I. Taylor's Buckingham Pi teorem
  8. ^ Härledning av G. I. Taylor's similaritetslösning
  9. ^ Diskussion om G. I. Taylor's forskning inklusive hans similaritetslösning
  10. ^ Taylor, Sir Geoffrey Ingram, "The formation of a blast wave by a very intense explosion. II. The atomic explosion of 1945," Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, Vol. 201, No. 1065, pages 175 - 186 (22 mars 1950).

Se även[redigera | redigera wikitext]

Externa länkar[redigera | redigera wikitext]

Litteratur[redigera | redigera wikitext]