Features of propagation in the atmosphere of nonlinear acoustic disturbances from pulse sources

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The features of the propagation of nonlinear pulsed acoustic disturbances in the atmosphere are considered. Data are presented on the experimental observation of the formation of a shock front and the transition of a shock wave into a low-intensity acoustic wave with transformation of the pulse shape and expansion of the front at distances of more than 1000 km under conditions of both spherical and cylindrical propagation. The influence of Kelvin-Helmholtz instability during rapid gas compression on the formation of the shock front structure is discussed. Under atmospheric conditions, such instability significantly affects dissipative processes in the air and forms the front of a nonlinear wave.

About the authors

S. I. Kosyakov

FGBUN Institute of Atmospheric Physics named after. A.M. Obukhov Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: ksi1972.02@mail.ru
Russian Federation, Pyzhevsky lane. 3, Moscow, 119017

S. N. Kulichkov

FGBUN Institute of Atmospheric Physics named after. A.M. Obukhov Russian Academy of Sciences; Faculty of Physics, Moscow State University named after M.V. Lomonosova, GSP-1

Email: ksi1972.02@mail.ru
Russian Federation, Pyzhevsky lane. 3, Moscow, 119017; Leninskie Gory 1, building 2, Moscow, 119991

A. A. Mishenin

FGBUN Institute of Atmospheric Physics named after. A.M. Obukhov Russian Academy of Sciences

Email: ksi1972.02@mail.ru
Russian Federation, Pyzhevsky lane. 3, Moscow, 119017

E. V. Golikova

FGBUN Institute of Atmospheric Physics named after. A.M. Obukhov Russian Academy of Sciences

Email: ksi1972.02@mail.ru
Russian Federation, Pyzhevsky lane. 3, Moscow, 119017

References

  1. Наугольных К.А. О переходе ударной волны в акустическую // Акуст. журн. 1972. Т. 18. № 4. С. 579–583.
  2. Самарский А.А., Попов Ю.П. Разностные методы решения задач газовой динамики: Учеб. пособие: для вузов. – 3-е изд., доп. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1992. 424 с.
  3. Арутюнян Г.М. Термодинамическая теория гетерогенных систем. М.: Физматлит, 1994. 272 с.
  4. Белицкий А.В., Бондаренко Ю.А., Свидинский А.В., Хорошко А.Н. Точность определения параметров фугасного действия взрыва. // Материалы 42 науч.-техн. конф. «Проектирование систем». М.: Изд-во ФГУП «НТЦ Информтехника», 2015. Т. 1. С. 185–189.
  5. Рыбнов Ю.С., Кудрявцев В.И., Ефремов В.Ф. Экспериментальные исследования влияния приземного слоя атмосферы и подстилающей поверхности на амплитуду слабых воздушных ударных волн от наземных химических взрывов // Физика горения и взрыва. 2004. Т. 40. № 6. С. 98–100.
  6. Куличков С.Н. О распространении волн Лэмба в атмосфере вдоль земной поверхности // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1987. Т. 23. № 12. С. 1251–1262.
  7. Pierce A.D., Moo Ch.A., Posey J.W. Generation and Propagation of Infrasonic Waves, Air Force Cambridge Research Laboratories, AFCRL-TR-73-0135, AD766472, L.G. Hanscom Field, Bedford, MA, USA, April 1973. 158 p.
  8. Руденко О.В., Маков Ю.Н. Звуковой удар: от физики нелинейных волн до акустической экологии (обзор) // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 1. С. 3−30.
  9. Четверушкин Б.Н. Кинетически-согласованные схемы в газовой динамике: новая модель вязкого газа, алгоритмы, параллельная реализация, приложения. М.: Изд.-во МГУ, 1999. 232 с.
  10. Schwartz L.M. and Hornig D.F. Navier-Stokes calculations of argon shock wave structure // Physics of Fluids. 1963. V. 6. № 12. P. 1669–1675.
  11. Вилков К.В. Комплексная расчетно-теоретическая методика моделирования процессов, сопровождающих импульсное энерговыделение в конденсированных средах: Дис. канд. физ. мат. наук: 01.02.05. Москва, 2004. 132 л.
  12. Хохлова В.А. Взаимодействие слабых ударных волн в диссипативных и случайно-неоднородных средах применительно к задачам медицинской и атмосферной акустики. Дис. доктора физ.-мат. наук: 01.04.06. Москва, 2012. 232 л.
  13. Аверьянов М.В. Экспериментальная и численная модель распространения нелинейных акустических сигналов в турбулентной атмосфере. Дис. канд. физ.-мат. наук: 01.04.06. Москва, 2008. 158 л.
  14. Косяков С.И., Куличков С.Н., Мишенин А.А. Новые способы оценки энергии импульсных источников по результатам регистрации акустических волн в атмосфере // Изв. РАН. Сер. физ. 2017. Т. 81. № 8. С. 1034–1040.
  15. Косяков С.И., Куличков С.Н., Чунчузов И.П. Влияние устойчивости пограничного слоя атмосферы на параметры распространяющихся в нем акустических волн // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 4. С. 508–519.
  16. Сорокин А.Г. Инфразвуковое излучение Челябинского метеороида // Изв. РАН. Сер. физ. 2016. Т. 80. № 1. С. 101–105.
  17. Kulichkov S.N., Chunchuzov I.P., Popov O.E. et al. Acoustic-Gravity Lamb Waves from the Eruption of the Hunga-Tonga-Hunga-Hapai Volcano, Its Energy Release and Impact on Aerosol Concentrations and Tsunami // Pure Appl. Geophys. 2022. V. 179. P. 1533−1548.
  18. Чунчузов И.П. Оценка нелинейных эффектов при распространении акустического импульса в приземном слое атмосферы в инверсионных условиях // Изв. АН СССР. ФАО. 1986. Т. 22. № 2. С. 151–159.
  19. Косяков С.И., Куличков С.Н., Мишенин А.А. Структура фронта головного скачка уплотнения // Аэрокосмическая техника и технологии. 2023. Т. 1. № 2. С. 33−42.
  20. Евтерев Л.С., Косяков С.И. Механизм и математическая модель трансформации сильной ударной волны в воздухе в непрерывное возмущение // Докл. Акад. наук. 2008. Т. 419. № 3. С. 334–337.
  21. Степанянц Ю.А., Фабрикант А.Л. Распространение волн в сдвиговых потоках. М.: Наука, Физматлит, 1996. 240 с.
  22. Kosyakov S.I., Kulichkov S.N., Chkhetiani O.G. and Tsybulskaya N.D. Mathematical simulation of the Kelvin Helmholtz instability using the method of large particles // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. V. 231. P. 012028.
  23. Ланда П.С. Нелинейные колебания и волны. М.: Наука, Физматлит, 1997. 496 с.
  24. Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1982. 392 с.
  25. Косяков С.И., Самоваров А.Н., Васильев Н.Н. Метод Крупных частиц в задаче о распространении ВУВ в безграничной однородной атмосфере // Вопросы оборонной техники. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму. 2016. Вып. 11–12 (101–102). С. 96–102.
  26. Косяков С.И., Самоваров А.Н., Васильев Н.Н. Математическая модель распространения сильной взрывной волны в воздухе как процесса с непрерывно изменяющимися параметрами // Вопросы оборонной техники. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму. 2017. Вып. 9–10 (111–112). С. 24–30.
  27. Наугольных К.А., Солуян С.И., Хохлов Р.В. Сферические волны конечной амплитуды в вязкой теплопроводящей среде // Акуст. журн. 1963. Т. 9. № 1. С. 54–60.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences