ВЫЧИСЛЕНИЕ ТЕПЛОВОГО ИМПУЛЬСА (ОГНЕВЫЕ ШАРЫ)

8.12.7.5.

Выше предполагалось, что огневой шар имеет сферическую форму. Очевидно, что на самом деле форма огневого шара может сильно отличаться от сферической; кроме того, за время его существования форма огневого шара изменяется. Однако, по-видимому, огневые шары зарождаются в виде полусферы (возможно, сплющенной), затем становятся сферическими и в заключительной стадии имеют грибовидную форму, как это утверждается в работе [High, 1968] и в общем-то не подвергается сомнению.

Надо согласиться с тем, что интенсивность излучения огневых шаров полусферической или грибовидной формы не будет точно соответствовать интенсивности излучения, предполагаемой для сферических облаков. Однако нет подходящих данных, чтобы сделать количественные оценки. Поэтому при анализе действия огневого шара автор так же, как и другие исследователи, считает его сферой. Анализ факторов формы [Scilly,1982] подтверждает, что предположение, в котором огневой шар рассматривается в виде сферы, является обоснованным. Из этого следует, что единичная площадка облучаемой поверхности, ориентированная под углом 90° к направлению падающего излучения и расположенная на расстоянии Rt, за время существования огневого шара будет получать энергию ЕR, которую можно вычислить по следующим уравнениям:

отсюда получаем выражение для Rt:

Поток энергии у цели It можно выразить следующим образом:

Отсюда получаем выражение для R^:

Rt = 3,16 ∙ 104 ∙ I∙ М1/3

Из последних двух соотношений можно выразить It в виде ряда радиусов огневого шара, причем интенсивность не будет зависеть от М. Получить таким же путем выражение для ЕТ нельзя.

Хотя представленные уравнения и дают возможность оценить интенсивность падающего излучения и полный тепловой импульс с приемлемой степенью точности, надо подчеркнуть, что в реальной обстановке излучение падает на трехмерные тела. Поэтому интенсивность и импульс, выраженные на единицу площади поверхности, в целом будут меньше, по крайней мере в 2 раза. Если действию излучения подвергается неподвижная пластина, обращенная одной из лицевых граней на 90° к оси падающего излучения (предполагается пучок параллельных лучей), то в таком случае одна половина ее поверхности, обращенная к падающему излучению, будет принимать тепловой поток, а другая половина (тыльная сторона) - не будет. Таким образом, интенсивность и импульс, вычисленные по всей поверхности, были бы в 2 раза меньше тех значений, которые получаются по выражениям, приводимым выше. Если пластина вращается вокруг оси, расположенной под углом 90° к падающему излучению, так, что угол поворота составляет 180° или N ∙ 180° (где N - целое число), и вращение осуществляется в продолжение действия импульса, то она получает на любую часть своей поверхности намного меньше половины импульса. Если подобным образом вращается сфера, то падающее излучение приходится на поверхность с площадью, равной πr2. Однако излучение падает на всю поверхность, площадь которой равна 4 πr2;тaким образом, средние интенсивность и импульс в случае сферы будут составлять 1/4 от того, что получается для неподвижной круглой пластины. Для цилиндра, высота которого значительно больше его диаметра, с осью, расположенной под прямым углом к падающему излучению, коэффициент будет равен 1/π. Надо отметить, что вопрос об объемном теле очень важен; для удлиненного цилиндра с осью, направленной параллельно падающему излучению, коэффициент будет меньше 1/π. Отношение между максимальной интенсивностью и импульсом на единицу площади также зависит от формы тела и скорости вращения. Здесь прослеживается аналогия с ситуацией на поверхности Земли, где среднегодовой поток падающего солнечного излучения, получаемый на полюсах, составляет только малую долю того, что получает экватор.

ТАБЛИЦА 8.13. Предположения, связанные с выделением

тепла и интенсивности

содержание .. 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 ..