Проникновение газового сгустка в неоднородную среду
Автор: Екатерина Романовна Шевченко
Соавторы: Котова Гвиана Юрьевна
Организация: Механико-математический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва
Данная работа связана с проблемой формирования кумулятивных струй при взаимодействии сгустка (уплотнения, облака) с ускоренно движущимся слоем газа. Проблеме формирования кумулятивных струй посвящены многочисленные теоретические и экспериментальные исследования. Широко известны различные эксперименты с появлением кумулятивных струй при падении капли жидкости или твердого тела, например, диска или сферы, на поверхность несжимаемой жидкости, находящейся в гравитационном равновесии. В астрофизических условиях вопрос формирования кумулятивных струй связан с процессом звездообразования. По современным представлениям одним из возможных механизмов появления неоднородностей в межзвездной среде, в которых впоследствии зарождаются новые звездные объекты, может служить сжатие первичных уплотнений под действием излучения. В отличие от классической задачи падения капли на поверхность несжимаемой жидкости, мы учитываем сжимаемость среды. Рассматривается упрощенная модель, согласно которой сжатый и ускоренный ударной волной слой совершенного газа взаимодействует с изолированным уплотнением.
Ранее было показано, что взаимодействие облака со слоем сопровождается образованием полости, при схлопывании которой возникает кумулятивная струя. Причем в процессе формирования струи существенную роль играет ускорение. Также было отмечено, след за облаком не должен быстро заполняться веществом газа. Поэтому в рамках данной работы исследуется влияние адиабатической сжимаемости на динамику погружения сгустка в слой. Найдено, что с уменьшением показателя адиабаты и с соответствующим увеличением коэффициента сжимаемости ослабевает действие архимедовой силы, которая влияет на схлопывание полости.
1. Забабахин Е.И. Кумуляция и неустойчивость: сб. науч. ст. / Е.И. Забабахин. Снежинск: Изд-во РФЯЦ-ВНИИТФ. 1998. 110 с.
2. Зоненко С.И., Черный Г.Г. Новый вид кумуляции энергии и импульса метаемых взрывом пластин и оболочек // Докл. РАН. 2003. Т.390. № 1. С. 46-50.
3. Stephan Gekle, Ivo R. Peters, José Manuel Gordillo, Devaraj van der Meer, and Detlef Lohse. Supersonic Air Flow due to Solid-Liquid Impact // Phys. Rev. Lett. 2010. 104. 024501.
4. Краснобаев К.В., Котова Г.Ю., Тагирова Р.Р. Двумерные возмущения ускоренного движения неоднородных газовых слоев и оболочек в межзвездной среде // Письма в Астрон. журн. 2015. Т.41. №3–4. С. 123–132.
5. Kotova G.Y., Krasnobaev K.V. Interaction of an accelerating layer with a cloud: formation of tails and cumulative jets // MNRAS. Т. 792. 2020. Р. 2229-2235.
