ТОМ 72, №6
Теоретическое рассмотрение кривой плавления железа с учетом ионизации давлением
Представлены полуэмпирические широкодиапазонные уравнения
состояния гранита и воды на основе разложения давления и энергии на
холодную составляющую и тепловые электронную и ядерную составляющие.
Тепловая электронная составляющая вычисляется с помощью модели Томаса-Ферми,
что позволяет описать как термическую ионизацию, так и ионизацию давлением.
Испарение и диссоциация учтены путем введения в свободную энергию
соответствующих слагаемых. Конденсированное состояние описывается
в рамках приближения Дебая. Холодная изотерма строится с учетом имеющейся
экспериментальной информации.
Автор:
Ф. Н. Боровик , Г. С. Романов
Стр:
1055-1061
Теоретическое рассмотрение кривой плавления железа с учетом ионизации давлением
На основе критерия Линдемана построена кривая плавления
железа до 200 ГПа. Поперечная скорость звука, необходимая для определения
температуры Дебая, вычислялась с учетом ионизации давлением. Зависимость
концентрации свободных электронов от сжатия определялась через зонную
структуру металла, найденную для различных степеней сжатия с помощью
решения уравнений самосогласованного поля Хартри-Фока-Слетера
в приближении сферических ячеек Вигнера-Зейтца. Рассчитанная кривая
сопоставлена с экспериментальной кривой плавления.
Автор:
Ф. Н. Боровик , Г. С. Романов
Стр:
1062-1066
Расчет термодинамических и оптических свойств паров вещества космических тел, вторгающихся в атмосферу земли
Описана методика расчета термодинамических и оптических
свойств паров вещества космических тел, вторгающихся
в атмосферу Земли. Вычисления проводились на основе
смеси 16 элементов Fe-O-Mg-Si-C-N-H-S-Al-Ca-Na-K-Ti-Cr-Mn-Ni
для тел различного химического состава: H-, LL-, C-хондритов, кометного
вещества, льда в диапазоне температур 2-40 кK. Шкала энергий квантов,
используемая в расчетах спектральных коэффициентов поглощения, насчитывала
примерно 22 тыс. точек. Приведены примеры расчетов.
Автор:
И. Б. Косарев
Стр:
1067-1075
Расчет оптических характеристик многокомпонентной, многозарядной плазмы
Разработана теоретическая модель и приведены результаты
расчетов термодинамических и оптических характеристик плазмы в приближении
радиацион- но-столкновительной модели, позволяющей вычислять их в
широком диапазоне температур и плотностей. Уровни энергии, потенциалы
ионизации, вероятности переходов вычисляются квантовомеханическми
методами в приближении Хартри-Фока-Слетера. Для ряда химических
элементов используется также обширная экспериментальная спектроскопическая
информация, дающая возможность с высокой точностью определять уровни
энергии и длины волн оптических переходов.
Автор:
Г. С. Романов , В. И. Толкач
Стр:
1076-1083
Расчет излучательных характеристик двухатомных и некоторых трехатомных молекул
Разработаны математическая модель и пакет компьютерных
программ, позволяющие вычислять химический состав сложных смесей в
широком диапазоне температур и плотностей. Создан банк термодинамических
данных для большого числа (около 300) молекул и радикалов до пятиатомных
включительно. Химический состав определяется в приближении локального
термодинамического равновесия. Предлагаются математическая модель
и пакет программ для расчета электронно-колебательно-вращательных
спектров двухатомных молекул. Банк данных оптических характеристик
молекул позволяет вычислять спектры около 50 наиболее важных молекул.
Расчет проводится в приближении потенциал Морзе-нежесткий ротатор.
Создана также версия расчета спектров в приближении потенциала
Ридберга-Клейна-Риса.
Автор:
Г. С. Романов , В. И. Толкач
Стр:
1084-1094
Средние коэффициенты поглощения и пробеги излучения сплошного спектра в области многократной и полной ионизации
Рассмотрены вопросы усреднения коэффициентов поглощения
атомов и многозарядных ионов с переходом в область полной ионизации.
Показано, что корректный учет ионизации водородоподобных ионов позволяет
автоматически перейти к коэффициентам поглощения в сплошном спектре.
Проведено сопоставление с детальными расчетами средних пробегов для
ряда элементов.
Автор:
С. И. Каськова , Г. С. Романов
Стр:
1093-1096
Об усреднении уравнений переноса теплового излучения в плазме
Рассмотрены способы усреднения уравнения переноса излучения
для диффузионного и двухпотокового приближения "вперед-назад".
Показано, что учет анизотропии индикатрис излучения в трехтемпературном
приближении приводит к существенным изменениям в усредненных уравнениях
переноса. Реально уравнения содержат разность температур в первой
степени, что является существенным при рассмотрении задач с неравновесными
условиями по излучению.
Автор:
С. И. Каськова , Г. С. Романов
Стр:
1097-1102
Интегральный перенос излучения реального спектра в задачах радиационной плазмодинамики
Исследуется радиационный перенос энергии в плазме с учетом
ее реальных оптических свойств. Рассмотрение базируется на интегральном
по спектру методе парциальных характеристик. На основе данных по оптическим
свойствам, включающих молекулярное состояние вещества, слабоионизованную
плазму и плазму с многозарядными ионами, а также основные процессы,
определяющие поглощение теплового излучения (связанно-связанные, свободно-свободные
и связанно-свободные переходы в молекулах, атомах и ионах), построены
банки данных по интегральным парциальным характеристикам ряда веществ.
Приведено сравнение выполненных этим методом расчетов излучения плазмы
с результатами спектрального описания. Рассмотрены некоторые обобщения
данного метода для решения задач радиационной плазмодинамики.
Автор:
К. Л. Степанов , Л. Н. Панасенко , Г. С. Романов , Ю. А. Станкевич , Л. К. Станчиц
Стр:
1103-1112
Моделирование переноса солнечного излучения в сферической системе атмосфера-земная поверхность
Дана характеристика разработанной модели переноса солнечного
излучения в сферической системе атмосфера-земная поверхность.
Учитываются вертикальные профили аэрозольной и газовой компонент атмосферы,
анизотропия отражения земного покрова и свойства рельефа земной поверхности,
характеристики ветрового волнения и оптические свойства водной среды.
Задача переноса излучения рассматривается в прближении малоугловой
модификации метода сферических гармоник. Получены полярные и азимутальные
распределения компонент вектора Стокса. Интегральные радиационные
характеристики, температура и скорость нагревания среды на разных
уровнях определяются в рамках общей расчетной схемы.
Автор:
А. Б. Гаврилович , Г. С. Романов , В. П. Бусыгин
Стр:
1113-1120
Математическое моделирование прохождения нуклонно-ядерной компоненты космического излучения через атмосферу Земли
Разработана теоретическая модель и приведена характеристика
физических процессов, происходящих при прохождении нейтронов и протонов
высоких энергий через атмосферу Земли. Изложена математическая модель,
описывающая межъядерный и внутриядерный каскады. Процесс расщепления
ядра рассматривается как состоящий из непосредственного выбивания
из ядра одного или нескольких нуклонов большой энергии и снятия возбуждения
остаточного ядра в виде испарительного каскада. Математическая модель
основана на методе Монте-Карло. Представлены результаты численного
моделирования прохождения протонной компоненты через реальную атмосферу.
Автор:
Г. В. Милошевский , Г. С. Романов
Стр:
1121-1128
Автомодельные решения одномерных задач фильтрации газа при квадратичном законе сопротивления
Рассматриваются одномерные задачи изотермической фильтрации
газа в пористой среде при квадратичном законе сопротивления. Для случаев
плоской и осевой симметрии задачи при постоянных начальных условиях
получены аналитические выражения для давления и скорости газа и предложена
эмпирическая формула для вычисления давления газа.
Автор:
Н. А. Кудряшов , А. Ф. Шевяков
Стр:
1129-1136
Формирование снежно-фирнового слоя при поверхностном таянии снега
Рассмотрена задача о формировании снежно-фирновой толщи
в снежном массиве. Предполагается, что в начальный момент времени
на поверхности образуется талая вода, которая в дальнейшем фильтруется
в пористой среде и кристаллизуется из-за охлаждения. Анализируется
изменение пористости при кристаллизации воды в снежном массиве.
Автор:
Н. А. Кудряшов , И. К. Алексеева , О. В. Нагорнов
Стр:
1137-1144
Экспериментальное моделирование разрушения метеороидов в атмосфере Земли
Проведено экспериментальное моделирование абляции метеороидов
(материалы горных пород и лед) в высоко-температурных газовых потоках
и при радиационном нагреве, рассмотрен характер их разрушения.
Автор:
Г. С. Романов , М. С. Третьяк , В. В. Чупрасов
Стр:
1145-1148
Излучение сильных ударных волн, распространяющихся в атмосфере Земли
Исследовано излучение сильной ударной волны, распространяющейся
в воздухе на высотах H
50 км со скоростью
D = 20-50 км/с. Из решения самосогласованной радиационно-газодинамической
задачи с реальными термодинамическими и оптическими свойствами воздуха
получены распределения газодинамических параметров и лучистых потоков
в прогревной области перед фронтом и зоне релаксации позади вязкого
скачка. Определены характеристики генерируемого ударной волной и уходящего
на "бесконечность" излучения. Приводятся расчеты интегральных и спектральных
радиационных потоков на поверхности Земли на различных стадиях движения
Автор:
К. Л. Степанов , Ю. А. Станкевич , Л. К. Станчиц
Стр:
1149-1158
Численное моделирование обтекания космических тел гиперзвуковым потоком газа при их прохождении через плотные слои атмосферы
Приведены методика и результаты расчетов нестационарного
обтекания космических тел гиперзвуковым потоком газа с учетом переноса
энергии излучением в многогрупповом спектральном приближении при их
прохождении через плотные слои атмосферы.
Автор:
В. Е. Окунев , Г. С. Романов
Стр:
1159-1168
Численное исследование астероидного удара по поверхности Земли с учетом гравитации и переноса энергии излучением
Изложена методика численного моделирования и представлены
результаты газодинамических расчетов астероидного удара по поверхности
в двумерной осесимметричной постановке при скоростях соударения
50 км/с и размерах астероида 1 км.
Учтены влияние силы тяжести и перенос энергии излучением. Для
расчета переноса излучения использованы уравнения радиационной диффузии
в многогрупповом приближении по энергии фотонов (10 спектральных групп).
Уравнения радиационной диффузии решаются с помощью метода переменных
направлений.
Автор:
Г. С. Романов , А. С. Сметанников
Стр:
1169-1179
Математическое моделирование гравитационных волн в океане в приближении "мелкой воды"
Проведено решение задач о поведении гравитационных волн
в приближении "мелкой воды": движение уединенной волны по поверхности
воды, выход волны на берег, прохождение уединенной волны над подводной
скалой. Решение первой показало, что при моделировании движения уединенной
волны солитонного типа приближение "мелкой воды" начинает нарушаться
при отношении глубины воды к длине волны, равном 0.3. Анализ результатов
решения второй задачи свидетельствует, что приближение "мелкой воды"
нельзя применять для расчета высоты волны при ее выходе на берег,
но можно использовать для оценки расстояния от берега, на котором
происходит опрокидывание волны. Из решения третьей задачи следует,
что приближение "мелкой воды" пригодно только для получения качественной
картины искажения профиля волны при движении ее над скалой.
Автор:
Н. А. Кудряшов , Ю. И. Сыцько , С. А. Чесноков
Стр:
1180-1188
Численное моделирование гравитационных волн в океане методом потенциала двойного слоя
Рассмотрена задача о формировании волновой структуры на
поверхности воды при заданном начальном возмущении. Предложен метод
моделирования гравитационных волн, в котором потенциал скоростей жидкости
ищется в виде потенциала двойного слоя. Предлагаемый метод тестировался
на решении задачи о распространении волны на мелкой воде. Проведены
расчеты формирования цуга волн из начального возмущения в случае периодического
движения в плоской модели (задача о волнах Стокса). Результаты расчетов
показали высокую эффективность предлагаемого метода при решении задач,
в которых требуется с хорошей точностью находить профиль волны.
Автор:
Н. А. Кудряшов , Ю. И. Сыцько
Стр:
1187-1193
Моделирование цилиндрически симметричных волновых структур в океане
Методом потенциала двойного слоя решена задача о формировании
цуга волн из аксиально-симметричного начального возмущения, обусловленного
падением в воду небесного тела. Основная трудность при решении задачи
состоит в вычислении двумерных интегралов в цилиндрической системе
координат для нахождения потенциала скорости. Предложен алгоритм,
позволяющий свести вычисления двумерных интегралов к вычислению интегралов
специального вида, зависящих от одного параметра. Использование алгоритма
существенно повысило эффективность компьютерной программы. Анализ
результатов расчета показал, что на стадии формирования волновой структуры
из начального возмущения существуют две области: коротковолновых возмущений
и длинноволнового течения.
Автор:
Н. А. Кудряшов , А. А. Матвеев , Ю. И. Сыцько
Стр:
1194-1202
Экспериментальное моделирование вулканического выброса с образованием минеральных нитей
Рассмотрен процесс образования минеральных нитей в результате
вулканического выброса лавы. Описана экспериментальная установка,
моделирующая данный процесс. Построена математическая модель движения
пленки расплава в гарнисажном слое цилиндрического канала.
Автор:
А. Н. Лактюшин , Г. С. Романов , И. В. Хведчин
Стр:
1203-1208
Химические процессы в земной атмосфере, возмущенной вулканическим выбросом
На основе одномерной фотохимической модели горизонтально-однородной
атмосферы, учитывающей лишь вертикальный перенос примесей, прослежена
динамика образования стратосферного аэрозоля. Расчеты показывают,
что ниже 30 км сера в основном находится в виде CSO, тогда как на
больших высотах - в виде серной кислоты.
Автор:
С. И. Каськова , Г. С. Романов
Стр:
1209-1216
Численное моделирование на основе TVD-схем газодинамических процессов и динамики пылевых частиц при катастрофических вулканических взрывах
Разработана физико-математическая модель для прогнозирования
в результате вулканического взрыва газодинамических явлений и динамики
распределения частиц пепла и пыли, выпавших на поверхность Земли,
а также находящихся в атмосфере. Исследованы факторы и процессы, которые
оказывают влияние на перенос частиц пыли в атмосфере. На основе разработанной
физико-математической модели проведено численное моделирование вулканических
взрывов заданной мощности и пространственного масштаба и проанализированы
результаты по динамике газодинамических потоков воздуха и распределению
частиц пыли для различных моментов времени.
Автор:
И. М. Козлов , Г. В. Милошевский , Г. С. Романов , А. Е. Суворов
Стр:
1217-1226
Математическое моделирование струйного извержения вулкана
Представлены результаты математического моделирования
эволюции в атмосфере продуктов струйного извержения при заданных значениях
физических параметров в выходном сечении жерла вулкана. Рассматривались
как извержения малой мощности (наиболее типичные), так и извержения
промежуточной и большой мощности (катастрофические).
Автор:
М. А. Брич , Г. С. Романов
Стр:
1227-1232
Внедрение крупных метеороидов в атмосферу: теория и наблюдения
Удары космических тел, бомбардирующих планеты,
окруженные атмосферой, во многом определяют эволюцию их поверхности
и самой атмосферы, а для Земли - и ее биосферы. При входе метеороида
в атмосферу происходят сложные аэродинамические и физико-газодинамические
процессы: гиперзвуковое обтекание, абляция, излучение нагретого в
ударных волнах атмосферного газа (в дальнейшем для всех планет этот
газ будем называть просто воздухом); образование паров, смеси паров
с воздухом и их излучение, химические реакции в воздухе и парах и,
наконец, разрушение самого тела и его фрагментов. Эти процессы в свою
очередь определяют скорость уноса массы космического тела, торможение,
выделение энергии в воздухе, интенсивность ударных волн, световые
потоки и т. д. и в итоге влияют на характер и степень астероидной
и кометной опасности для человечества.
Автор:
И. В. Немчинов , О. П. Попова , А. В. Тетерев
Стр:
1233-1265
Нелинейные волны на воде и теория солитонов
В качестве основы для математической модели при описании
распространения волн в различных средах, как правило, используется
волновое уравнение. Характеристика волны u в этом уравнении зависит
от пространственной координаты x и времени t.
Уравнение описывает плоскую одномерную волну, аналогом
которой может служить волна в струне. В качестве характеристики
u(x,t) в уравнении принимается плотность воздуха, если речь идет,
например, о звуковой волне в воздухе. Если рассматриваются электромагнитные
волны, то под u(x,t) следует понимать напряженность электрического
или магнитного поля и т. д.
Автор:
Н. А. Кудряшов
Стр:
1266-1278