Новосибирские физики сняли, как «пылит» вещество в момент взрыва
Специалисты Института ядерной физики СО РАН вместе с коллегами из Института гидродинамики создали математическую модель пыления: эксперименты проходили с образцами из олова.
Одна из основных задач в изучении быстропротекающих процессов (ударно-волновых и взрывных) – при помощи экспериментальных данных получить информацию о состоянии вещества в момент сжатия до миллиона атмосфер (это втрое меньше, чем давление в центре Земли). Численное моделирование поведения материала при таких перегрузках интересно для аэрокосмической, атомно-энергетической, строительной отраслей промышленности.
Специалисты исследуют одно из паразитных явлений, возникающих в момент взрыва и мешающих равномерному сжатию материала, – пыление, сообщила пресс-служба ИЯФ.
Поток микрочастиц, отрывающихся от вещества, специалисты изучают при помощи синхротронной радиографии. Синхротронное излучение позволяет получать картину событий, длящихся наносекунды. Ученые создали математическую модель пыления.
«Благодаря подобным исследовательским работам можно изучать, как ведет себя какое-то вещество в момент взрыва, то есть в момент сжатия до миллиона атмосфер. Материалы, из которых сделаны космические корабли, испытывают сильные деформации при входе в атмосферу, броня должна выдерживать ударные волны от попадания снарядов и другое. Мы проводим эксперименты и получаем данные по сжатию вещества, которые потом переводятся в математические формулы зависимости плотности от давления исследуемых веществ в момент перегрузки и деформации. Такие формулы называются уравнениями состояния вещества и потом применяются при конструировании объектов», – рассказал ведущий научный сотрудник ИГиЛ и ИЯФ Константин Тен.
Один из эффектов, который изучают в институтах, называется пыление – это процесс отрыва микрочастиц от металлического ударника, который используется для создания ударной волны в образце. Микрочастицы летят впереди с большей скоростью и деформируют поверхность образца, по которому бьет снаряд.
«Чтобы сжать вещество, нужно чем-то по нему ударить, придать импульс. А удар с большой силой по предмету, заставляющий его двигаться со скоростью в несколько километров в секунду, вызывает эффект пыления. Чем быстрее разгоняем ударник, тем больше появляется микрочастиц. Теперь мы знаем, что пыление сильно искажает отполированную для лучшего сжатия поверхность материала: мы называем это потерей монолитности фронта. И все это нужно учитывать в конструировании космических кораблей, атомных станций», – объяснил Тен.
Специалисты провели эксперименты по изучению пыления от олова. У него низкая температура плавления, при сильном ударе связь между молекулами нарушается и нужный процесс запускается быстрее. Модельные эксперименты позволили получить математические формулы, которые учитывают само пыление и эффекты, которые оно производит. Их можно использовать для решения задач аэрокосмической и атомной отраслей.
