Кіріспе
Физикадағы түсінік. Ранкин-Гугониот шарттары, сондай-ақ Ранкин-Гугониот секіру шарттары немесе Ранкин-Гугониот қатынастары деп аталады, сұйықтықтардағы бір өлшемді ағында немесе қатты денелердегі бір өлшемді деформацияда соққы толқынының немесе жану толқынының (жарылыстың немесе детонацияның) екі жағындағы күйлер арасындағы байланысты сипаттайды. Олар шотланд инженері және физигі Уильям Джон Маккуорн Ранкин мен француз инженері Пьер Анри Гугониоттың еңбегін еске алу үшін аталған. Секіру шарттарының негізгі идеясы сұйықтық кенеттен өзгеретін кезде не болатынын қарастыру болып табылады. Мысалы, реакцияға түспейтін газбен толтырылған түтікшеге поршеньді енгізуді қарастырайық. Бұл кезде бұзылыс сұйықтық арқылы дыбыс жылдамдығынан асып түсетін жылдамдықпен таралады. Бұл бұзылыс дыбыс жылдамдығынан жоғары жылдамдықпен таралатындықтан, ол соққы толқыны болып табылады, ал соққы толқынынан кейінгі сұйықтықта одан бұрынғы ақпарат болмайды. Толқынмен бірге қозғалатын координаттық жүйеде толқынның алдындағы атомдар немесе молекулалар дыбыс жылдамдығынан асып түсетін жылдамдықпен толқынға соқтығысады. Микроскопиялық деңгейде олар орташа еркін жүріс ұзындығының өлшемдерінде соқтығысуларға ұшырайды, соққыдан кейінгі ағында тоқтағанша (бірақ толқынның немесе түтікшенің координаттық жүйесінде қозғалғанша). Кенеттік энергияның жаппай берілуі соққыдан кейінгі ағынды қыздырады. Гидродинамикалық қарастырудағы барлық басқа ұзындық өлшемдерімен салыстырғанда орташа еркін жүріс ұзындығы ықпалсыз деп есептелетіндіктен, соққы фронты негізінен гидродинамикалық үздіксіздік болып табылады. Секіру шарттары содан кейін масса, импульс және энергияның сақталу принципіне сүйене отырып, соққыдан бұрынғы және соққыдан кейінгі ағын арасындағы өтуді анықтайды. Бұл шарттар дұрыс, тіпті соққының қалыңдығы оң мәнді болса да. Соққы толқынының бұл реакцияға түспейтін мысалы, реакциялық ағындарға да қолданылады, онда жану фронты (детонация немесе дефлаграция) бірінші жуықтауда үздіксіздік ретінде модельдене алады.
The Rankine–Hugoniot conditions, also referred to as Rankine–Hugoniot jump conditions or Rankine–Hugoniot relations, describe the relationship between the states on both sides of a shock wave or a combustion wave (deflagration or detonation) in a one dimensional flow in fluids or a one dimensional deformation in solids. They are named in recognition of the work carried out by Scottish engineer and physicist William John Macquorn Rankine and French engineer Pierre Henri Hugoniot. The basic idea of the jump conditions is to consider what happens to a fluid when it undergoes a rapid change. Consider, for example, driving a piston into a tube filled with non reacting gas. A disturbance is propagated through the fluid somewhat faster than the speed of sound. Because the disturbance propagates supersonically, it is a shock wave, and the fluid downstream of the shock has no advance information of it. In a frame of reference moving with the wave, atoms or molecules in front of the wave slam into the wave supersonically. On a microscopic level, they undergo collisions on the scale of the mean free path length until they come to rest in the post shock flow (but moving in the frame of reference of the wave or of the tube). The bulk transfer of kinetic energy heats the post shock flow. Because the mean free path length is assumed to be negligible in comparison to all other length scales in a hydrodynamic treatment, the shock front is essentially a hydrodynamic discontinuity. The jump conditions then establish the transition between the pre and post shock flow, based solely upon the conservation of mass, momentum, and energy. The conditions are correct even though the shock actually has a positive thickness. This non reacting example of a shock wave also generalizes to reacting flows, where a combustion front (either a detonation or a deflagration) can be modeled as a discontinuity in a first approximation.
Хюгонияның икемділік шегі
Қатты материалдардың көпшілігі күшті соққыларға ұшырағанда пластикалық деформацияға түседі. Материалдың толығымен серпімді күйден серпімді-пластикалық күйге өтетін Hugoniot соққысындағы нүкте Hugoniot эластикалық шегі (HEL) деп аталады, ал осы өту жүретін қысым pHEL деп белгіленеді. pHEL мәндері 0,2 ГПа-дан 20 ГПа-ға дейін өзгеруі мүмкін. HEL-ден жоғары материал өз қиылыс кеуектілігін жоғалтады және сұйық заттай қасиет көрсете бастайды.
Магниттік-гидродинамика
Магнетогидродинамикадағы Ранкин-Гугониот шарттары астрофизикалық қолданыстарға өте қатысты болғандықтан қарастыруға қызықты. Үзіліс бойында магнит өрісінің нормаль компоненті және электр өрісінің тангенциаль компоненті (шексіз өткізгіштік жағдайында) үздіксіз болуы керек. Осылайша, бізде кез келген физикалық шаманың үзілістің екі жағындағы мәндерінің айырмасы бар. Қалған шарттар келесідей беріледі: Бұл шарттар жалпылама, олар контактілік үзілістерді, тангенциалдық үзілістерді, айналмалы немесе Альфвен үзілістерін және соққы толқындарын қамтиды.
where difference between the values of any physical quantity on the two sides of discontinuity. The remaining conditions are given by
These conditions are general in the sense that they include contact discontinuities tangential discontinuities , rotational or Alfvén discontinuities and shock waves .