ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Список принятых обозначений из "Гидрогазодинамика Учебное пособие для вузов " Гидрогазодинамика или механика жидкости и газа,— это наука о движении жидкостей и газов, ее следует рассматривать как часть механики сплошных сред. Гпдрога-зодинамика изучает законы движения жидкостей и газов и на этой основе выявляет условия их взаимодействия с обтекаемыми твердыми телами или с твердыми поверхностями, ограничивающими движущуюся среду. [c.7] Объектами изучения гидрогазодинамики являются жидкости и газы, обладающие свойствами сплошности, легкой подвижности молекулярное строение среды не учитывается. [c.7] Жидкости и газы отличаются друг от друга внутренней структурой. В жидкостях расстояния между микрочастицами весьма малы, а следовательно, силы сцепления между ними достигают больших значений. В газовых средах силы взаимодействия относительно малы, так как расстояния между частицами велики. По этой причине формы движения микрочастиц в жидкостях и газах оказываются существенно различны. Вследствие различия в молекулярном строении жидкости и газы обладают разными физическими свойствами. Жидкости, как правило, можно считать слабо сжимаемыми средами или, в пределе, несжимаемыми. В процессе движения макрочастицы жидкости практически не меняют объема плотность жидкостей при умеренных перепадах давления можно принимать постоянной. [c.7] Характерной особенностью жидкостей следует считать также их капиллярные свойства. В результате проявления этих свойств на границах раздела жидкостей и газов образуются поверхности свободного уровня, мениски, капли. [c.7] Жидкости и газы, кроме отмеченных выше свойств сплошности и сжимаемости, обладают также вязкостью, проявляющейся только в движении, когда между слоями среды, движущимися с различными скоростями, возникают касательные силы внутреннею трения. [c.8] В последнее время особый интерес проявляется к двухфазным средам. Двухфазные среды представляют собой смеси, в которых одно вещество присутствует в двух агрегатных состояниях, например газообразном и жидком (пар с каплями жидкости или жидкость с паровыми пузырьками). Изучение законов движения таких сред невозможно без привлечения молекулярной физики и, в частности, кинетики фазовых превращений. Жидкости и газы (или пары жидкостей) широко используются в качестве теплоносителей в энергетике. Процессы тепломас-сопереноса составляют важнейшую особенность движения жидкостей и газов в элементах энергетических установок. В теплоэнергетике существенную роль играют также процессы движения газовых смесей при горении (например, в камерах сгорания газотурбинных двигателей, в топочных устройствах котлов), сопровождающиеся изменением их физических свойств. [c.8] В турбомашинах (паровые и газовые турбины, компрессоры) потоки пара и газа имеют сложную пространственную структуру и большую скорость, во многих случаях соизмеримую со скоростью звука, а в некоторых случаях и превышающую ее. В таких потоках необходимо учитывать влияние сжимаемости и вязкости движущейся среды, а часто также теплообмен и возможные фазовые переходы. [c.8] В гидравлическ1 х машинах (гидротурбины, гидропередачи, насосы) реализуются пространственные движения жидкостей с относительно большими скоростями, возникает сложное явление кавитации, когда внутри жидкости образуются области с газообразной фазой. При кавитации в жидкости возникают газовые или паровые пузырьки, резко изменяющие основное ее свойство — слабую сжимаемость. В жидкости с пузырьками газов или пара активно проявляется сжимаемость, резко уменьшается скорость звука. [c.8] Зив npti высоких температурах (течения в камерах сгорания авиационных и ракетных двигателей и обтекание корпусов ракет и г. д.) и больших сверхзвуковых скоростях (в соплах двигателей). [c.9] Проблемы ионизации и диссоциации газа, излучения и нагрева обтекаемых поверхностей приходится рассматривать при изучении движения космических аппаратов в разреженных слоях атмосферы с гиперзвуковыми скоростями. [c.9] Заметим, что все задачи о движенпи тел в воздушной среде НЛП о движении воздуха в различных каналах составляют раздел гидрогазодинамики, который называют аэродинамикой. Это название было сохранено впоследствии п при изучении движения других газов. При этом газодинамика рассматривалась как раздел аэродинамики, посвяш,еиный проблемам движения воздуха с большими дозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями. [c.9] Сложность задач, решаемых в гидрогазодннампке, предопределила параллельное развитие теоретического и экспериментального направлений этой науки. [c.9] Теоретическая и экспериментальная гидрогазодинамика находится в диалектическом взаимодействии, взаимно дополняя, обогащая и корректируя друг друга. Значение эксперимента, глубоко вскрывающего физические особенности сложных процессов в потоках жидкости или газа, трудно переоценить. Результаты экспериментальных исследований служат не только для апробации и корректировки теоретических моделей и методов расчета. Во многих случаях, как показывает история развития гидрогазодинамики, эксперимент побуждает к созданию новых моделей и построению новых гипотез. Опытные данные необходимы для решения прикладных задач, весьма важных для практики. [c.9] Создание теоретических основ гидрогазодинамики связано с именами членов Российской Академии наук Леонарда Эйлера (1707—1783) и Даниила Бернулли (1700—1782). [c.9] Бернулли принадлежит классическая теорема, связывающая давление и скорость движения несжимаемой жидкости, математическое выражение которой известно как уравнение Бернулли . Опубликование труда Бернулли Гидродинамика в 1738 г. имело важное значение для развития гидрогазодинамики как самостоятельной науки. [c.10] Важнейший вклад в развитие этой науки был сделан выдающимся русским ученым Михаилом Васильевичем Ломоносовым (1711 —1765), сформулировавшим принципы сохранения вещества и энергии. М. В. Ломоносов установил молекулярную структуру жидкости и газа и впервые провел опыты с целью проверки закона сохранения вещества, установления природы теплоты, закона сжимаемости газов и др. [c.10] Необходимо отметить, что основополагающим исследованиям Эйлера, Бернулли к Ломоносова предшествовали работы Ньютона (1642—1727). [c.10] Ньютон теоретически показал, что сопротивление тел потоку пропорционально квадрату скорости набегающего потока, а напряжение трения пропорционально относительной скорости соприкасающихся слоев жидкости. Классическая формула Ньютона, выражающая касательное напряжение в жидкости через производную скорости по нормали к направлению течения, широко используется и в современных исследованиях. [c.10] Неприменимость некоторых теоретических решений, полученных для идеальной жидкости, к реальным потокам предопределила развитие экспериментальной гидрогазодинамики и стимулировало разработку теории движения вязкой жидкости. [c.10] Вернуться к основной статье