Код курса:

Аннотация курса

В последние годы идет интенсивное развитие технологий импульсного высокоэнергетического воздействия на вещество; одновременно развиваются методы исследования импульсных быстропротекающих процессов. Экстремальные состояния вещества реализуются при воздействии  высокоэнергетичных потоков на вещество. Импульсные процессы,  как правило, сопровождаются генерацией ударных волн.

В лекционном курсе содержатся базовые сведения о взаимодействии со средой сильноточных электронных пучков, лазерных импульсов, сильных ударных волн, сильноточных разрядов, высокоинтенсивных струй, об импактном воздействии и др. Рассматриваются модели описания экстремальных состояний вещества.

Статус:

обязательный

Аудитория:

специальный

Специализация:

физика

Семестр:

1

Трудоёмкость:

2 з.е.

Лекций:

34 часа

Семинаров:

-

Практ. занятий:

2 часа

Отчётность:

зачет

Начальные
компетенции:

М-ПК-1, М-ПК-2

Приобретаемые
компетенции:

М-ПК-3, М-ПК-7

Приобретаемые знания и умения

В результате освоения дисциплины обучающийся должен получить представление об основных методах импульсного высокоэнергетичного воздействия на среды, о механизме таких воздействий, моделях описания импульсного высокоэнергетичного воздействия на газовые, жидкие, твердые, пузырьковые, плазменные среды. Обучающийся должен получить представление об экстремальных состояниях вещества, реализуемых при таких воздействиях.   

Образовательные технологии

Лекции читаются с использованием современных мультимедийных возможностей и проекционного оборудования. Курс имеет электронную версию для презентации.

Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь с другими частями ООП

Курс логически о содержательно-методически связан с курсами: “Механика сплошных сред", “Физическая газодинамика”, “Физика горения и взрыва”.

Дисциплины и практики, для которых освоение данного курса необходимо как предшествующего

Научно-исследовательская практика, научно-исследовательская работа, курсовая работа, дипломная работа, аспирантура по специальности “Химическая физика, горение и взрыв, физика экстремального состояния вещества”.

Основные учебные пособия, обеспечивающие курс

Физика горения и взрыва: Учебное пособие: В 3 частях. Сысоев Н.Н., Селиванов В.В., Хахалин А.В. 2016 г. Издательство Московского университета Москва, ISBN 978-5-19-011036-4, 224 с.

 Ультраструйная технология получения микросуспензий. МВТУ им. Баумана. 2011.  352с. Балашов О.Е., Сысоев Н.Н. и др.

Основные учебно-методические работы, обеспечивающие курс

Специальный практикум по молекулярной физике. Под. ред. Н.Н. Сысоева и А.И. Осипова. КНУ. 2007.

Основные научные статьи, обеспечивающие курс

Медицинские профессии водяной струи Розанов В.В., Матвейчук И.В., Быков В.А., Сысоев Н.Н. Наука в России, № 5, с. 20-26, 2013.

Знаменская И. А., Мурсенкова И. В., Сысоев Н. Н. Экспериментальные исследования ударно-волновых процессов при импульсной ионизации поверхности канала в ударной трубе // Инженерно-физический журнал. — 2011. — Т. 84, № 1. — С. 32–37.

Numerical and experimental study of shock waves emanating from an open-ended rectangular tube / E. Y. Koroteeva, I. A. Znamenskaya, F. N. Glazyrin, N. N. Sysoev // Shock Waves. — 2016. — Vol. 26, no. 3. — P. 269–277.

Программное обеспечение и ресурсы в ин тернете

Контроль успеваемости

Промежуточная аттестация проводится на 7 неделе в форме контрольной с оценкой. Критерии формирования оценки – уровень знаний пройденной части курса.

Текущая аттестация проводится еженедельно. Критерии формирования оценки – посещаемость занятий, активность студентов на лекциях.

Фонды оценочных средств

Контрольные вопросы для текущей аттестации на семинарах; вопросы и задачи для контрольных работ и коллоквиумов; вопросов к зачётам и экзаменам; темы докладов и рефератов.

Раздел

Неделя

1.      Понятие об импульсных процессах в физике и механике. Характерные времена импульсных и быстропротекающих процессов. Статические и динамические методы генерации  экстремальных состояний вещества.

1

2.      Понятие об экстремальных состояниях вещества. Примеры реализации экстремальных состояний в природе, технологиях и в лабораторных условиях. Общие тенденции изменения состояния вещества с увеличением давления и температуры. Методы получения высоких температур и давлений.

2-3

3.      Способы получения наночастиц физическими методами на основе импульсных процессов и при создании экстремальных состояний вещества.  Изменение фундаментальных свойств традиционных материалов в нанодисперсном состоянии. Физические методы синтеза нанопорошков.  

4.      Лазерные способы испарения твердой фазы; достоинства и ограничения метода. 3 основных физических механизма поглощение лазерного излучения средой. Режимы воздействия лазерного излучения на твердые непрозрачные тела (металлы, полупроводники, диэлектрики) Связь воздействия лазерного излучения с длительностью импульса и длиной волны.

4-5

5.      Динамика разлета плазмы и газа после лазерного импульса. Задача Римана о распаде произвольного разрыва при импульсном локальном энерговыделении в различных средах. Лазерная абляция и образование кратера. Светодетонация.

6

6.      Обжатие мишени. Сверхвысокое сжатие и нагрев термоядерных мишеней с помощью мощных лазерных импульсов. Критерий Лоусона. Гидродинамические неустойчивости , возникающие при сжатии мишеней.

7

7.      Сильные ударные и взрывные волны. Сжатие адиабатическое и ударное. Ударные адиабаты металлов. Развитие неустойчивости Рихтмайера-Мешкова на границе металлов.  

8

8.      Сильноточные пучки заряженных частиц. Релятивистские электронные пучки. Инерциальный УТС. Преимущества и недостатки в сравнении с лазерным обжатием мишени. Основные характеристики пучков частиц: флюенс, поток, мощность флюенса и плотность потока, плотность энергии.

9

9.      Модифицирование материалов высокоэнергетическими пучками. Энергия, передаваемая электронами среде. Воздействие РЭП на различные виды материи. Уравнение состояния  Ми — Грюнайзена для моделирования  ударного сжатия твёрдого тела

10

10.  Импактное воздействие на твердые тела. Условия формирования откола. Проблема космического  мусора. Лабораторная реализация импактного воздействия. Рельсотрон.

11

11.  Проблемы кавитации. Кавитация гидродинамическая и акустическая. Пределы сжатия паров пузырьковой среды. Явление сонолюминесце́нции.  

12

12.  Высокотехнологичные методы резки твердого вещества. Лазерная, плазменная, гидроабразивная,  криогенная резка: физические основы и механизмы взаимодействия с твердым веществом.  Ультраструйная технология получения микросуспензий.

13-14

13.  Реализация экстремальных состояний вещества на основе сильноточных разрядов. Искровой, дуговой, СВЧ, скользящий разряды. Электрический взрыв проводников.  Пинчи. Принцип реализации, особенности взаимодействия со средой, основные параметры плазмы, применение. 

15