THERMODYNAMIC CRITERION OF NEUTRAL STABILITY OF SHOCK WAVES IN HYDRODYNAMICS AND ITS IMPLICATIONS

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

It is shown that the Kontorovich criterion for neutral stability of relativistic shock waves (the relativistic analog of the Dyakov-Kontorovich criterion in classical hydrodynamics), after eliminating the derivative along the Taub-Hugoniot shock adiabat using relations at the relativistic shock-wave discontinuity, reduces to a constraint on the isenthalpic derivative of internal energy with respect to specific volume in the rest frame: p>-∂ϵ∂vω>p0. The obtained formulation is also valid in classical hydrodynamics. The implications of this formulation for shock waves with single-phase and two-phase final states in a medium with first-order phase transition are derived. The influence of the Riedel parameter and isochoric heat capacity on the realizability of neutrally stable shock waves is shown. In a model problem formulation, the effect of local thermodynamic non-equilibrium on the damping of perturbations of a neutrally stable shock wave is investigated.

作者简介

A. Konyukhov

Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: konyukhov_av@mail.ru
俄罗斯联邦, 125412, Moscow

参考

  1. S. P. D’yakov, The Stability of Shockwaves: Investigation of the Problem of Stability of Shock Waves in Arbitrary Media, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 27, 288 (1954).
  2. V. M. Kontorovich, Concerning the Stability of Shock Waves, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 33, 1525 (1957).
  3. J. J. Erpenbeck, Stability of Step Shocks, Phys. Fluids 5, 1181 (1962); doi: 10.1063/1.1706503.
  4. V. M. Kontorovich, Stability of Shock Waves in Relativistic Hydrodynamics, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 34, 186 (1958).
  5. P. V. Tytarenko and V. I. Zhdanov, Existence and Stability of Shock Waves in Relativistic Hydrodynamics with General Equation of State, Phys. Lett. A 240, 295 (1998); doi: 10.1016/S0375-9601(97)00973-0.
  6. I. V. Lomonosov, V. E. Fortov, K. V. Khishchenko, and P. R. Levashov, Shock Wave Stability in Metals, AIP Conf. Proc. 505, 85 (2000); doi: 10.1063/1.1303427.
  7. I. V. Lomonosov, V. E. Fortov, K. V. Khishchenko, and P. R. Levashov, Theoretical Investigation of Shock Wave Stability in Metals, AIP Conf. Proc. 706, 91 (2004); doi: 10.1063/1.1780191.
  8. I. V. Lomonosov and N. A. Tahir, Theoretical Investigation of Shock Wave Stability in Metals, Appl. Phys. Lett. 92, 101905 (2008).
  9. M. Mond and I. M. Rutkevich, Spontaneous Acoustic Emission from Strong Ionizing Shocks, J. Fluid Mech. 275, 121 (1994).
  10. M. Mond and I. M. Rutkevich, Spontaneous Acoustic Emission from Strong Shocks in Diatomic Gases, J. Fluid Mech. 14, 1468 (2002); doi: 10.1063/1.1458005.
  11. G. Russo, Some Remarks on the Stability of Shock Waves, Meccanica 25, 83 (1990); doi: 10.1007/BF01566206.
  12. J. Bates and D. Montgomery, The D’yakov–Kontorovich Instability of Shock Waves in Real Gases, Phys. Rev. Lett. 84, 1180 (2000); doi: 10.1103/PhysRevLett.84.1180.
  13. A. V. Konyukhov, A. P. Likhachev, V. E. Fortov, S. I. Anisimov, and A. M. Oparin, On the Neutral Stability of a Shock Wave in Real Media, JETP Lett. 90, 18 (2009); doi: 10.1134/S0021364009130050.
  14. N. Wetta, J.-C. Pain, and O. Heuz´e, D’yakov–Kontorovitch Instability of Shock Waves in Hot Plasmas, Phys. Rev. E 98 , 033205 (2018); doi: 10.1103/PhysRevE.98.033205.
  15. C. Huete and M. Vera, D’Yakov–Kontorovich Instability in Planar Reactive Shocks, J. Fluid Mech. 879, 54 (2019); doi: 10.1017/jfm.2019.942.
  16. C. Huete, F. Cobos-Campos, E. Abdikamalov, and S. Bouquet, Acoustic Stability of Nonadiabatic HighEnergy-Density Shocks, Phys. Rev. Fluids 5, 113403 (2020); doi: 10.1103/PhysRevFluids.5.113403.
  17. G. R. Fowles, Stimulated and Spontaneous Emission of Acoustic Waves from Shock Fronts, Phys. Fluids 24, 220 (1981); doi: 10.1063/1.863369.
  18. A. M. Anile and G. Russo, Linear Stability for Plane Relativistic Shock Waves, Phys. Fluids 30, 1045 (1987); doi: 10.1063/1.866302.
  19. G. Russo and A. M. Anile, Stability Properties of Relativistic Shock Waves: Basic Results, Phys. Fluids 30, 2406 (1987).
  20. G. Russo, Stability Properties of Relativistic Shock Waves: Applications, Astrophys. J. 334, 707 (1988); doi: 10.1086/166872.
  21. A. H. Taub, Relativistic Rankine–Hugoniot Equations, Phys. Rev. 74, 328 (1948); doi: 10.1103/PhysRev.74.328.
  22. J. L. Synge, The Relativistic Gas, Series in Physics, North-Holland Publ. Comp. (1957).
  23. K. A. Bugaev and M. I. Gorenstein, Relativistic Shocks in Baryonic Matter, J. Phys. G: Nucl. Phys. 13, 1231 (1987).
  24. K. A. Bugaev, M. I. Gorenstein, B. K¨ampfer, and V. I. Zhdanov, Generalized Shock Adiabatics and Relativistic Nuclear Collisions, Phys. Rev. D 40, 2903 (1989); doi: 10.1103/PhysRevD.40.2903.
  25. A. V. Konyukhov, A. P. Likhachev, and V. E. Fortov, Behavior of Relativistic Shock Waves in Nuclear Matter, High. Temp. 53, 622 (2015); doi: 10.1134/S0018151X15050181.
  26. J. Cleymans, R. V. Gavai, and E. Suhonen, Quarks and Gluons at High Temperatures and Densities, Phys. Rep. 130, 217 (1986); doi: 10.1016/0370-1573(86)90169-9.
  27. B. E. Poling, J. M. Prausnitz, and J. P. O’Connell, Properties of Gases and Liquids, McGraw-Hill Education (2001).
  28. М. Д. Вайсман, Термодинамика парожидкостных потоков, Энергия. Ленинградское отделение, Москва (1977).
  29. A. G. Kulikovskii, A. T. Il’ichev, A. P. Chugainova, and V. A. Shargatov, On the Structure Stability of a Neutrally Stable Shock Wave in a Gas and on Spontaneous Emission of Perturbations, J. Exp. Theor. Phys. 131, 481 (2020); doi: 10.1134/s1063776120090186.
  30. A. G. Kulikovskii, A. T. Il’ichev, A. P. Chugainova, and V. A. Shargatov, Spontaneously Radiating Shock Waves, Doklady Physics 64, 293 (2019); doi: 10.1134/s1028335819070036.
  31. C. S. Gardner, Comment on Stability of Step Shocks, Phys. Fluids 6, 1366 (1963); doi: 10.1063/1.1706917.
  32. N. M. Kuznetsov, The Theory of Shock-Wave Stability, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 88, 470 (1985).
  33. N. M. Kuznetsov, Stability of Shock Waves, Sov. Phys. Usp. 32, 993 (1989); doi: 10.1070/PU1989v032n11ABEH002777.
  34. G. R. Fowles and A. F. P. Houwing, Instabilities of Shock and Detonation Waves, Phys. Fluids 27, 1982 (1984); doi: 10.1063/1.864853.
  35. A. V. Konyukhov, A. P. Likhachev, V. E. Fortov, S. I. Anisimov, and A. M. Oparin, Stability and Ambiguous Representation of Shock Wave Discontinuity in Thermodynamically Nonideal Media, JETP Lett. 90, 25 (2009); doi: 10.1063/1.3295149.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».