1tom - 0307.htm
375
слоем и внеш. истоком, происходящее при отрыве пограничного слоя в месте, где возникающие в потоке скачки уплотнения приближаются к обтекаемой поверхности. При большой сверхзвуковой скорости значит, часть кинетич. энергии летящего тела переходит в теплоту, разогревай прилегающий к телу слон газа и обтекаемую поверхность (см. Аэродинамический нагрев). Толщина возмущ╦нного слоя гауа между поверхностью обтекаемого тола и ударно)! волной при этом может быть того же порядка, что и толщина вязкого слоя; поэтому в таком случае вязкость сильно влияет на все" возмущ╦нное течение.
Целью решения псех перечисленных: задач Т.д., как внутренних, так и внешних, является определение силового, теплового и фич.-хим. воздействия движущегося газа на омываемые им поверхности, а в пек-рых случаях ≈ ещ╦ и полных полей газодиаамич. параметров во всей области течения.
Методы Г.д. проникли в астрофизику и космогонию, где они применяются для решения задач о движениях кос-ми ч. газовых масс и об их эволюции. При рассмотрении таких задач приходится учитывать действие гра-витац. сил, а также действие на газ эл.-маги. полей. В снлзи с этими задачами, а также нек-рыми задачами о движении газа при высокой темп-ре, возникающими, напр., при создании магнитогаэодинимич. генераторов электроэнергии или при решении проблемы управляемых термоядерных реакций, быстро развиваются разделы, связывающие Г. д. с электродинамикой и физикой высоких темп-р,≈ магнитная гидродинамика и динамика ионизованного газа (плазмы).
Лит.: К о ч и н II. К., К и б е л ь И. А., Р о з е Н. В., Теоргтичгская гидромеханика, ч. 2, 4 изд., М,, 19(53; Седов Л. И., Методы подобии и размерности в механике, 9 изд., М., Itlbl; с г о >к е, Механика сплошной среды, т. 1≈2, 4 изд., Л., JU83≈Ь4; Л а к д а у Л. Д., Л и ф ш и ц Б. М., Гидродинамика, .4 изд., М., 19В6; Л о и ц я н с к и и Д. Г., Меха-Ника жидкости и ra;m, 5 изд., М,, 1978; Абрамович Г. Н., Прикладная газовая динамика, 4 изд., 1/Г, 197(>; С т а н ю к о-вичК. II., Неустановившиеся движения сплошной среды, М., 1955: ч I1 р н ы и Г. Г., течения газа с большой сверхзвуковой скоростью, М., 19Г>9; Зельдович Я. Б., Р а й-вер Ю. Л,, Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, 2 инд., М., 1%б; К р а и н о А, Н., Вариационные задачи газовой динамики, М., 1979; Овеян-н и к о в Л. B.h Лекции по основам газовой динамики, М-, 1981. Г. Г. Черный. ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННАЯ универсальная (м о л я р н а я) (Н) ≈ фундаментальная физ. константа, входящая в ур-ние состояния 1 моля идеального га;*ц: pv~RT (см. Клапейрона уравнение), где р ≈ давление, v ≈ объ╦м моля, Т ≈ абс. темп-ра. Г. п. численно равна работе расширения 1 моля идеального газа под пост, давлением при нагревании па 1К. С др. стороны, Г. п.≈ разность молярных тешюе'мко-стей при пост, давлении и пост, объ╦ме: cp≈cv≈R (для газон, близких по своим свойствам к идеальному). Численное значение Г. п. в единицах СИ (на 1984): R = 8,31441(20) Дж/(моль-К). В др. единицах: R= = 8,314.107эрг/(моль.К) ≈ 1,9872кал/(моль-К) = ≈ 82,057см3-атм/(моль-К), Физ. постоянную B~Rl\\i (где \i ≈ молекулярная масса газа) паз. удельной Г. л.
ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР ≈ лазер с активной средой в виде газов, паров или их смесей. Как и всякий лазер, Г. л. содержит активную среду, обладающую усилением на одной или неск. линиях в оптич* диапазоне спектра, и оптический резонатор (и простейшем случае состоящий из двух зеркал, между к-рыми помещена активная среда).
Особенности Г.л. определяются свойствами активной среды, плотность к-рой меняется в широких пределах {давление от 10~3 мм рт, ст. до десятков атмосфер), однако она значительно меньше, чем в конденсированных средах. По этой причине газовая активная среда в большинстве случаев прозрачна в широкой области спектра и обладает узкими линиями поглощения и излучения. Г. л. могут генерировать узкие линии излучения, лежащие в широкой области спектра, в т. ч. и в дал╦кой коротко-
волновой (где нет прозрачных конденсированных сред), Г, л. позволяют получать предельно узкие и стабильные линии генерации. Малая плотность активной среды определяет малость температурных изменений показателя преломления. Это позволяет сравнительно легко получать с Г. я, предельно малую (дифракционную) расходимость излучения. Многообразие фи;». процессов, приводящих к образованию инверсии паселенностей, создает большое разнообразие типов, характеристик и режимов работы Г. л. Возможность быстрой прокачки газовой активной среды через оптич. резонатор позволила в Г. л. достичь рекордно больших ср, мощностей излучения.
Г. л., работающие в непрерывном и импульсном режимах, существенно различаются как конструктивно, так и по характеристикам. Для непрерывной генерации требуется, чтобы механизм накачки обеспечивал стационарную во времени инверсию насел╦нностей уровней рабочего перехода. Для этого необходимо эффективное возбуждение верхнего и возможно быстрый распад (опустошение) нижнего уровней. В импульсном режиме можно обеспечить высокую скорость накачки и легче избежать перегрева активной среды.
По характеру возбуждения активной среды Г. л. принято подразделять на след, классы: газоразрядные лазеры, Г. л. с оптич. возбуждением (см. Оптическая накачка), Г. л. с возбуждением заряж. частицами, газодинамические лазеры, химические лазеры. По типу переходов, на к-рых возбуждается генерация Г. л., различают Г. л. на атомных переходах, и о н-ные лазеры, молекулярные лазеры на электронных, колебательных и вращательных переходах молекул и эксимерные лазеры. По механизмам образования инверсии насел╦нностей выделяют Г. л. с возбуждением электронным ударом, с передачей возбуждения от частиц вспомогат. газов, рекомбина-ц и о н н ы е Г. л., Г. л. с прямым оптич. возбуждением, фотодиссоциолпьте Г, л. и др. В ряде случаев реализуются комбинированное возбуждение и сложные механизмы инверсии.
С Г. л, получена генерация на более чем 6000 отдельных линиях в очень широкой области спектра от иа-куумного УФ до субмиллимстровых воли. Г. л. посвящается примерно половина научных публикаций по лазерам, из них более 60% ≈ газоразрядным лазерам. Конструктивные особенности, мощность генерации, кпд и др. характеристики Г. л. меняются в очень широких пределах. Большое число Г. л. разд. типов выпускается ССрИЙНО. Г- !'∙ 1/етрош, ГАЗОВЫЙ РАЗРЯД ≈ прохождение электрич. тока через газ, сопровождающееся совокупностью электрич., оптич. и тепловых явлений. Подробнее см. Электрические разряды, в газах,
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ЛАЗЕР ≈ газовый лазер, в к-ром инверсия насел╦нностей созда╦тся в системе колебат. уровней энергии молекул газа пут╦м адиаба-тич. охлаждения нагретых газовых масс, движущихся
Рис. 1. Схема газодинамическо-
го лазера; 1 ≈ форкамера; 2 ≈ критическое сечение сопла; 3 ≈ оптический резонатор; 4 ≈ диффузор; 5 ≈ газовый тракт для подвода СО g в случае «лазера с подмешиванием».
со сверхзвуковой скоростью. Г. л. состоит из нагревателя, сверхзвукового сопла (или набора сопел, образующих т, н. сопловую реш╦тку), оптического резонатора и диффузора (рис. 1). В нагревателе происходит тепловое возбуждение специально подобранной смеси газов (в результате сгорания топлива или подогрева с помощью электрич. разрядов и ударных волн). При течении газа в сверхзвуковом сопле смесь быстро охлаждается. Необходимая для возбуждения генерации инверсия насел╦нностей энергетич. уровней рабочего компонента смеси достигается, если; 1) скорость опусто-
ас з: ас и
ш
<«
X
О
т
381
")
}
