Теоретические модели моделирования обтекания тел потоком жидкости и газа

Физическая картина обтекания твердых тел потоком жидкости и газа

Теоретические модели моделирования обтекания тел потоком жидкости и газа

План

Реальные явления природы очень сложны и недоступны для строгого теоретическо-го анализа. Поэтому для построения теории того или иного явления приходится схемати-зировать действительность и брать в качестве объекта изучения не реальное явления, а его упрошенную физическую модель. В теоретической аэродинамике принято целый ряд мо-делей обтекания тел потоком воздуха.

1 Первая модель (корпускулярная) была предложена И. Ньютоном. При данной мо-дели воздух рассматривается как среда, состоящая из отдельных не связанных между со-бой частиц – корпускул, которые при взаимодействии с телом теряют полностью свою ки-нетическую энергию и прилипают к нему, остальные частицы проходят мимо обтекаемого тела и образуют застойную зону, в которой скорости частиц равны нулю.

Рис 2.2.1 Схема корпускулярной модели обтекания

Данная модель имеет большой недостаток, так как не рассматривает обтекание тел и допускает большую погрешность при расчете силы сопротивления в воздушном потоке большой плотности. Она может быть применена при рассмотрении явлений обтекания тел разреженными газами.

2 Вторая модель – модель идеальной жидкости. При данной модели, жидкость об-текающая твердое тело, считается сплошной средой, лишенной свойств вязкости и сжима-емости. Математическое исследование этой модели привело к составлению 3-х дифферен-циальных уравнений движения жидкости, решения которых дает возможность определе-ния V и p в любой точке потока, обтекающего тела. Модель разработана Л. Эйлером и в последующем была усовершенствована русским ученым Н.Е. Жуковским.

3 Третья модель – модель сжимаемой жидкости, которая разработана русским учен-ным С.А. Чаплыгиным. На базе этой модели создана научная школа газовой динамики изучающая законы движения тел в воздухе и газах с большими скоростями, при которых необходимо учитывать сжимаемость.

4 Четвертая модель – модель вязкой жидкости. Данная модель предложена Л. Пра-ндтлем, который разработал теорию пограничного слоя и раскрыл причину возникновения силы трения, вызванной свойством вязкости.

5 Пятая модель – при которой окружающая среда рассматривается как плазма. Плазма представляет собой среду, состоящую из смеси электрически заряженных и ней-тральных частиц. Среда подобная плазме имеет место при входе космических объектов в плотные слои атмосферы земли.

Дата добавления: 2013-12-12