Coupled models for propagation of explosive shock waves in cylindrical and spherical geometries

物理 爆炸物 冲击波 机械 休克(循环) 天体物理学中的冲击波 移动冲击 经典力学 波传播 等离子体 计算物理学 光学 核物理学 医学 化学 有机化学 内科学
作者
Chengyang Cao,Yong-Nan Sun,C. Wang,Xiaoli Jia,Ruxin Zeng,Tung H. Yang
出处
期刊:Physics of Plasmas [American Institute of Physics]
卷期号:31 (2)
标识
DOI:10.1063/5.0187193
摘要

The propagation of shock waves in different geometries is crucial in engineering and scientific applications. A comprehensive model is developed to elucidate the hydrodynamic growth and decay of shock waves in cylindrical and spherical geometries by using the strong shock wave assumption. This model takes into consideration the conservation equations governing mass, momentum, and energy, thereby allowing for an accurate description of the coupled behavior between the piston and shock wave propagation. In contrast to the localized analysis employed in previous self-similar methods, this model incorporates the finite sound wave velocity to introduce the concept of retarded pressure on the piston surface. Consequently, the proposed model offers a multitude of advantages by providing a complete set of dynamic information concerning the trajectories, velocities, and accelerations of both the piston and shock wave. Furthermore, an asymptotic analytical solution is derived to describe the decay of shock waves in cylindrical and spherical geometries. To validate the theoretical analysis and illustrate the propagation characteristics of shock waves in these specific geometries, thorough comparisons are conducted. These findings contribute to the advancement of our understanding of shock wave dynamics in various physical systems, particularly in the field of plasma physics.
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