ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Применения в аэродинамике (И). Применения в теории газовых машин (двигатели, аэродинамические трубы) из "Лекции по газовой динамике " Как мы увидим ниже, все три типа течений описываются одними и теми же системами уравнений, однако математические свойства этих уравнений существенным образом зависят от типа течения. Соответственно этому и методы исследования существенно различаются. [c.9] Как уже отмечалось, в сжимаемом газе малые возмущения произвольного профиля распространяются со скоростью звука. То обстоятельство, что скорость газа во всей области течения (или в ее части) превышает скорость звука (т. е. скорость малого возмущения), приводит к появлению качественно нового явления — ударных волн, на которых состояние и движение газа могут резко изменяться на величины, сравнимые с самими значениями параметров. [c.9] Изучение свойств ударных волн, их влияния на параметры течения газа представляет собой одну из главных тем газовой динамики. [c.10] На простом примере рассмотрим распространение малых возмущений в течении газа и с его помощью постараемся понять закономерность образования ударных волн. [c.10] В связи с подготовкой и осуществлением космических полетов возникла необходимость возвращения аппаратов с орбиты на поверхность Земли. Это привело к развитию аэродинамики очень больших скоростей, включая орбитальные скорости. Здесь основной задачей является достижение минимального аэродинамического нагрева в некотором заданном диапазоне траекторий возвращения, а также уменьшение перегрузок в пилотируемых спускаемых аппаратах. Попробуем определить из простых соображений, какие классы тел отвечают минимальному нагреву. [c.11] в тепло переходит доля начальной кинетической энергии, равная половине отношения коэффициента трения к полному коэффициенту сопротивления. Для снижения аэродинамического нагрева необходимо уменьшить роль трения в полном сопротивлении. Этому требованию отвечают короткие плохо обтекаемые тела типа сферы. [c.12] Использование некаталитических (точнее, минимально каталитических) поверхностей в виде специально изготовленных плиток позволило существенно снизить вес теплозащиты орбитального самолета, что соответственно увеличивает вес полезного груза при фиксированной мощности. Характерной особенностью движения самолета на участке спуска служит использование больших углов атаки. В этом режиме движения самолет напоминает спускаемый аппарат простой формы. [c.12] Выше рассматривалась область приложений газовой динамики, объединенная общим названием внешняя аэродинамика . Другой важной областью приложения методов и результатов газовой динамики является так называемая внутренняя аэродинамика или течения в каналах, струях . [c.13] Важнейшее место в этой области занимает теория реактивных двигателей. Основной проблемой здесь является достижение максимальной тяги при прочих равных условиях. Простейшая, элементарная теория двигателей базируется на хорошо разработанной области газовой динамики, известной под названием теория одномерных стационарных течений . В нашем курсе лекций этой теории будет уделено значительное внимание. По мере развития техники реактивных двигателей элементарная теория оказалась уже недостаточной, и стала развиваться двумерная и даже трехмерная теория, учитывающая пограничные слои на стенках каналов, высокотемпературные неравновесные явления в газе, взаимодействие внутренних скачков с пограничным слоем, турбулентность и другие сложные явления. [c.13] Другим важнейшим применением достижений газодинамики каналов и струй является техника аэродинамического эксперимента. В настоящее время эта техника очень высоко развита. Конструирование сверхзвуковых и гиперзвуковых аэродинамических труб невозможно без знания законов газовой динамики. В частности, вопрос о допустимых максимальных размерах моделей, позволяющих имитировать условия свободного полета в условиях ограниченного объема рабочей части трубы, нельзя решить без знания законов распространения возмущений в сжимаемом газе. Теория аэродинамических труб стационарного действия также основана на теории одномерных стационарных течений сжимаемого газа. [c.13] В последнее время разработаны многочисленные системы аэродинамических установок кратковременного, импульсного действия, наиболее распространенными среди которых являются ударные трубы. Теория ударных труб и других импульсных установок основана на теории одномерных нестационарных движений сжимаемого газа, которая также входит в данный курс лекций. Ударные трубы стали в последнее время мощным инструментом не только аэродинамического, но и физического эксперимента, позволяющим изучать свойства на атомно-моле-кулярном уровне. [c.13] Вернуться к основной статье