Систематизация знаний в газодинамике

Законами Газовая динамика широко пользуются во внешней и внутренней баллистике, при изучении таких явлений, как взрыв, горение, детонация, конденсация в движущемся потоке. Прикладная Газовая динамика, в которой обычно применяются упрощённые теоретические представления об осреднённых по поперечному сечению параметрах газового потока и основные закономерности движения, найденные экспериментальным путём, используется при расчёте компрессоров и турбин, сопел и диффузоров, ракетных двигателей, аэродинамических труб, эжекторов, газопроводов и многих др. технических устройств.

Газодинамические исследования ведутся в тех же научных учреждениях, что и исследования по аэродинамике, а результаты их публикуются в тех же научных журналах и сборниках.

Свойство сжимаемости состоит в способности вещества изменять свой первоначальный объём под действием перепада давления или при изменении температуры. Поэтому сжимаемость становится существенной лишь при больших скоростях движения среды, соизмеримых со скоростью распространения звука в этой среде и превосходящих её, когда в среде возникают большие перепады давления (см. Бернулли уравнение) и большие градиенты температуры. Современная Газовая динамика изучает также течения газов при высоких температурах, сопровождающиеся химическими (диссоциация, горение и др. химические реакции) и физическими (ионизация, излучение) процессами. Изучение движения газов при таких условиях, когда газ нельзя считать сплошной средой, а необходимо рассматривать взаимодействие составляющих его молекул между собой и с твёрдыми телами, относится к областиаэродинамики разреженных газов, основанной на молекулярно-кинетической теории газов. Динамика сжимаемого газа при малых скоростях движения больших воздушных масс в атмосфере составляет основу динамической метеорологии. Газовая динамика исторически возникла как дальнейшее развитие и обобщение аэродинамики, поэтому часто говорят о единой науке - аэрогазодинамике.

Теоретическую основу Газовая динамика составляет применение основных законов механики и термодинамики к движущемуся объёму сжимаемого газа. Навье - Стокса уравнения, описывающие движение вязкого сжимаемого газа, были получены в 1-й половине 19 в. Немецкий учёный Б.Риман (1860), английский - У. Ранкин (1870), французский -А. Гюгоньо (1887) исследовали распространение в газе ударных волн, которые возникают только в сжимаемых средах и движутся со скоростью, превышающей скорость распространения в них звуковых волн. Риман создал также основы теории неустановившихся движений газа, т. е. таких движений, когда параметры газового потока в каждой его точке изменяются с течением времени.

Уравнения газовой динамики. T. к. при теоретическое изучении задач Г. д. параметры газа могут испытывать разрывы на некоторых поверхностях внутри области течения, то исходные уравнения газовой динамики записываются в интегральной форме для конечных объёмов газа. Из этих интегральных соотношений в областях непрерывного движения следуют дифференциация уравнения Г. д. Если не учитывать вязкости и теплопроводности газа, то скорость газа , его давление р и плотность в точках области, где они непрерывны, должны быть связаны ур-ниями:

Первое уравнение - Эйлера уравнение гидродинамики - связывает ускорение жидкой частицы (т. е. объёма, состоящего из одних и тех же материальных точек, размеры которого малы по сравнению с характерным размером задачи) с внеш. массовой силой и силой, приложенной к частице со стороны соседних частиц жидкости. Оно является обобщением 2-го закона Ньютона (закона сохранения кол-ва движения) применительно к движению жидкой частицы. Второе уравнение служит выражением закона сохранения массы (скорость относительного изменения плотности частицы равна - с обратным знаком - скорости относительного изменения объёма). Третье уравнение выражает закон сохранения энергии: изменение внутренней энергии U и кинетической энергии частицы газа происходит вследствие работы внеш. массовых и поверхностных сил и притока теплоты извне (q - приток теплоты к единице массы газа за единицу времени).

Заключение.

Газовая динамика возникла как дальнейшее развитие аэродинамики для условий, существенно отличающихся от нормальных.

Особенностью газовой динамики, отличающей её от классической аэродинамики, являются условия, при которых сжимаемость газа становится существенным фактором, влияющим на его уравнение состояния и, соответственно, поведение. Это, в первую очередь, скорости газовых потоков, близкие или превышающие скорость звука в газе, что приводит к появлению значительных перепадов давления и ударных волн. Другим примером являются процессы в газовых средах, сопровождающиеся экзотермическими (горение,взрыв) или эндотермическими (диссоциация) химическими реакциями: в этих случаях из-за изменения средней молекулярной массы газа и процессов энерговыделения модель идеального газа неприменима.

Список литературы.

1) основы газовой динамики, под ред. Г. Эммонса, пер. с англ., М., 1963.

2) Карман Т., Сверхзвуковая аэродинамика. Принципы и приложения, пер. с англ., М.,1948;

3) Абрамович Г. Н., Прикладная газовая динамика, 3 изд., М., 1969;

4) Чёрный Г. Г., Течения газа с большой сверхзвуковой скоростью, М., 1959;

5) Станюкович К. П., Неустановившиеся движения сплошной среды, М., 1955;

6) Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П., физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, М., 1963.

7) Кочин H. E., Кибель И. A., Pозе H. В., Теоретическая гидромеханика, ч. 2, 4 изд., M., 1963;

8) Седов Л. И., Методы подобия и размерности в механике, 9 изд., M., 1981; его же. Механика сплошной среды, т. 1-2, 4 изд., M., 1983-84;

9) Ландау Л. Д., Лифшиц E. M., Гидродинамика, 3 изд., M., 1986;

10) Лойцянский Л. Г., Механика жидкости и газа, 5 изд., M., 1978;

11) Абрамович Г. H., Прикладная газовая динамика, 4 изд., M., 1976;

12) Станюкович К. П., Неустановившиеся движения сплошной среды, M., 1955,

13) Черный Г. Г., Течения газа с большой сверхзвуковой скоростью, M., 1959;

14) Зельдович Я. Б., Pайвер Ю. П., Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, 2 изд., M., 1966;

15) Крайко A. H., Вариационные задачи газовой динамики, M., 1979;

16) Овсянников Л. В., Лекции по основам газовой динамики, M., 1981.

Дата добавления: 2015-05-10