Исследования ударных волн позволяют исследователям получать теплую плотную материю, которая обнаруживается только в экстремальных условиях вокруг звезд и создается в лаборатории для исследований термоядерного синтеза с инерционным удержанием. Ударные волны также используются в медицинских, промышленных и военных целях.
Подводный взрыв электрического провода – один из способов создать ударную волну и дает ученым инструмент для проверки уравнений, используемых для прогнозирования ударных волн.
Исследователи из Израильского технологического института Техниона намеревались понять связь, если таковая имеется, между эволюцией ударной волны и расширением взрывающейся проволоки в недавней статье в журнале Physics of Plasmas от AIP Publishing. Сделав изображения с теневыми полосами, чтобы увидеть траекторию ударных волн, они обнаружили, что расширение проволоки определяет, как распадается ударная волна, и разработали упрощенную модель для описания этой взаимосвязи.
Исследователи заметили, что еще долгое время после образования ударной волны проволока продолжает расширяться, что приводит к значительно более медленной ударной волне, чем предсказывали предыдущие модели. Кроме того, в отличие от предыдущих моделей, эта новая модель не предполагает автомодельного движения и мгновенного выделения энергии.
«Удивительно, и это очень интересно, но результаты этой упрощенной модели превосходно совпадают с экспериментально полученными результатами», – сказал Александр Росошек, автор статьи. Эксперимент показал, что взрывающаяся проволока, генерирующая ударную волну, расширяется с дозвуковой скоростью.
«Это открытие, вместе с одномерным гидродинамическим моделированием, позволило нам глубоко понять переходный процесс, управляющий генерацией ударных волн, – сказал Росошек, – и расширил наши знания о генерации ударных волн в целом."
В частности, эти результаты применимы к различным экспериментальным установкам для изучения ударных волн. Например, результаты этого исследования могут быть использованы в экспериментах, где интенсивность удара усиливается потоком воды, приобретающим дополнительную энергию за счет сгорания взорвавшихся проводов.
В будущих исследованиях Росошек и другие авторы статьи попытаются увеличить интенсивность ударной волны за счет изменения свойств взрывающейся проволоки, что может обеспечить дополнительное выделение энергии.
Они также хотели бы использовать высокоинтенсивный пикосекундный рентгеновский пучок для изучения начальной фазы генерации ударной волны в рамках совместной работы под руководством группы Саймона Бланда из Имперского колледжа Лондона с Европейским центром синхротронного излучения.