Уравнение в вязком газе

Идеальная или невязкая жидкость является, как указано в гл. I, упрощенной моделью реальной (вязкой) жидкости. По предположению, идеальная жидкость имеет все свойства реальной, кроме свойства вязкости. Поэтому для описания движения идеальной жидкости мы вправе применить уравнения Навье—Стокса, положив р = 0. Тогда уравнения движения вязкого газа (5-8) и уравнения движения вязкой несжимаемой жидкости (5-9) упрощаются и принимают вид [c.106]

Анализ уравнений движения вязкого газа показывает, что при безвихревом его течении деформация сдвига между отдельными слоями газа отсутствует и поэтому внутреннее трение в потоке не проявляется. Эффект вязкости проявляется только в слоях, прилегающих к ограничивающим поток твердым поверхностям. Кроме того, в таких ступенях реальный поток обычно близок к теоретическому. Поэтому ступени с постоянной циркуляцией могут иметь несколько более высокие значения КПД, чем ступени с другими законами изменения с по радиусу. Они применяются в компрессорах многих газотурбинных двигателей. [c.69]

Для вывода уравнений динамики вязкого газа используем уравнение в напряжениях (36) (гл. II) [c.636]

Уравнения (24) или (32) замыкают систему уравнений динамики вязкого газа, по крайней мере в той постановке, которая принята в начале настоящего параграфа. Более широкие постановки, учитывающие существенные при сверхзвуковых движениях теплоотдачу путем лучеиспускания, явления диссоциации, ионизации и др., требуют специального изучения. [c.638]

Интегрирование уравнений динамики вязкого газа представляет значительные математические трудности. Простейшим примером такого интегрирования является решение одномерной задачи о переходе безграничного сверхзвукового потока в дозвуковой. Этот переходный процесс протекает в тонкой, но конечной по величине области, которая должна при более глубоком рассмотрении явления заменить принятую в динамике идеального газа упрощенную схему прямого скачка уплотнения или ударной волны, представляющих плоскости разрыва динамических и термодинамических характеристик потока. Как сейчас будет показано, размеры этой переходной области очень малы и, во всяком случае, сравнимы с длиной свободного пробега молекулы. [c.642]

Естественно, возникает вопрос о допустимости применения в областях столь малого размера уравнений динамики сплошной среды вообще и выведенных в предыдущем параграфе уравнений, в частности, так как само представление о газе как о некоторой сплошной среде справедливо лишь при движениях в области, размеры которой велики по сравнению с длиной свободного пути пробега молекулы. Имея в виду это существенное возражение ), разберем все же поставленную задачу, хотя бы как просто пример решения классических уравнений динамики вязкого газа. [c.642]

Как уже только что было подчеркнуто, это решение показывает, что переходная область имеет порядок длины свободного пути пробега молекулы и вместе с тем представляет движение газа в ударной волне как строгое решение уравнений динамики вязкого газа 1). [c.643]

Таким образом, получим следуюш,ую первую основную форму безразмерных уравнений плоского стационарного ламинарного пограничного слоя в вязком газе при больших скоростях [c.651]

Имеем, таким образом, вторую основную форму системы безразмерных уравнений плоского стационарного ламинарного пограничного слоя в вязком газе, движущемся с большими скоростями [c.652]

Запишем в векторной форме уравнение движения вязкого газа в связанной с телом декартовой системе координат [c.146]

Вернемся к выведенным еще в гл. II уравнениям динамики сплошной среды (29), которые именовались уравнениями в напряжениях , и заменим в них напряжения гю формулам (12) настоящей главы. Тогда получим основную динамическую систему уравнений движения вязкого газа [c.475]

Уравнения течения вязкого газа по цилиндрической трубе в предположении, что теплообмен между газом и внешней средой отсутствует, а газ удовлетворяет уравнению Клапейрона-Менделеева, будут согласно 10-1 и 10-3 [c.217]

Для решения основного уравнения динамики вязкого газа (уравнение Навье — Стокса) в проекциях на оси координат необходимо совместить направление движения ленты между двумя роликами с положительным направлением оси X. Ось У направить перпендикулярно к абразивной поверхности ленты, ось 2 — поперек, затем принять граничные условия [c.193]

Уравнения течения вязкого газа по цилиндрической трубе в предположении, что теплообмен между газом и внешней средой отсутствует, а газ удовлетворяет уравнению Клапейрона — Менделеева и имеет постоянную теплоемкость согласно (8-1), (8-2), (8-4), (8-5) примут вид [c.167]

Для большинства задач газовой динамики, где требуется учесть влияние вязкости газа, можно пользоваться теорией пограничного слоя и тем самым освободиться от труднейшей задачи непосредственного интегрирования общих уравнений движения вязкого газа. Теория пограничного слоя позволяет определить силы поверхностного трения и теплопередачу и установить связь между течениями идеального и вязкого газа около одной и той же границы. Теория пограничного слоя позволила установить, что вязкость газа при больших скоростях течения не оказывает заметного влияния на поле давлений. Таким образом, в пределах применения теории пограничного слоя давление можно определить по теории течения идеального газа. Но необходимо иметь в виду, что существуют течения, в которых не образуется тонкий пограничный слой вязкого газа. Граничные условия разреженных газов отличаются от граничных условий идеального и вязкого газа. Касательная, составляющая скорости таких газов, несколько ограничивается стенкой, но здесь имеет место скольжение частиц газа относительно стенки. Теории течения разреженного газа посвящена глава XI. [c.135]

Однако, существенно заметить, что, вычеркнув в основной системе уравнений движения члены, зависящие от вязкости, мы тем самым получили дифференциальные уравнения более низкого порядка. Очевидно, эти приближенные уравнения не могут удовлетворить всем граничным условиям первоначальных полных дифференциальных уравнений. Для вязкого газа существенным граничным условием является условие прилипания. Газ, лишенный трения, не может удовлетворить этому условию. В то же время решения уравнений идеального газа хорошо согласуются с наблюдениями уже на небольших расстояниях по нормали от обтекаемых границ. [c.141]

Основы учения о движении вязкой жидкости были заложены в 1821 г. французским ученым Навье и получили свое завершение в 1845 г. в работах Стокса (1819—1903), который сформулировал закон линейной зависимости напряжений от скоростей деформаций, представляющий обобщение простейшего закона Ньютона, и дал в окончательной форме уравнения пространственного движения вязкой жидкости, получившие наименование уравнений Навье — Стокса. Используя специальные молекулярные гипотезы относительно свойств реальных газов, уравнения движения вязкого газа выводили в 1821 г. Навье, в 1831 г. Пуассон (1781—1846) и в 1843 г. Сен-Венаи (1797—1866). Урав " нения Навье —Стокса в криволинейных координатах в 1873 г. вывел Д. К- Бобылев. [c.26]

Применение уравнений динамики вязкого газа в теории прямого скачка уплотнения [c.810]

Уравнение баланса энергии 93 — в вязком газе 804 [c.903]

При теоретическом подходе к изучению разрывов вводят в рассмотрение более сложные детализированные модели среды, учитывающие физические механизмы, обеспечивающие непрерывность изменения величин. Для газа, например, такими усложненными по сравнению с уравнениями газовой динамики моделями могут служить уравнения теплопроводного вязкого газа Навье-Стокса или уравнения Больцмана. Гиперболические уравнения возникают как предельный случай, когда внешний масштаб задачи L становится много больше внутреннего масштаба, определяющего ширину областей с быстрым изменением решения. При этом в уравнениях можно проводить упрощения, связанные с отбрасыванием малых членов. В частности, в областях, где функции меняются на расстояниях порядка L, при достаточно больших L можно пренебрегать высшими производными по сравнению с низшими, поскольку каждое дифференцирование добавляет к порядку величины множитель 1/L. Члены с высшими производными остаются существенными в узких зонах с [c.78]

Аппроксимирующие операторы трехточечные схемы. При построении разностных алгоритмов шхя систем, описывающих одновременно конвективные и диффузионные процессы (в частности, для уравнений динамики вязкого газа), основную роль, как и в случае одного уравнения, играет способ аппроксимации гиперболической части уравнений. Используя для этой цели операторы В и С , введенные в п. 1.8 (формулы (1.65а)), проблему конструирования алгоритма можно свести к выбору разностных аналогов диффузионных членов. [c.68]

Уравнения движения вязкого газа описывают течения с существенно различными физическими и математическими свойствами. При численном моделировании область интегрирования следует разбивать таким образом, чтобы учесть характер решения в каждой области. Например, для задач внешнего обтекания можно ввести такие, подобласти течение вблизи затупления, вблизи отошедшей ударной волны, зона разворота потока, пограничного слоя, возникновения местных дозвуковых зон, область взаимодействия пограничного слоя и ударной волны, области резкого изменения кривизны профиля обтекаемого тела, зоны взаимодействия и поглощения энтропийного слоя и т. п. [c.121]

Для системы уравнений течения вязкого газа (1.1) в качестве граничных условий заданы [c.15]

В случае вязкого газа полная система уравнений, характеризующая его движение и различные процессы в нем, сложная и уравнений много. В качестве примеров получим полную систему уравнений движения.вязкой несжимаемой жидкости, а также уравнения движения идеальной несжимаемой жидкости и идеального газа. [c.557]

Математическое исследование течений с резким изменением параметров (например, в ударных волнах) с помощью дифферен-диальных уравнений ((12) и (26), (50)—для вязкого газа или (81), (83)—для идеального) оказывается затруднительным в связи с необходимостью выделения особых поверхностей (разрывов) и расчета изменения параметров на них по специальным -соотношениям. Эти трудности можно избежать, применяя интегральные уравнения, не содержащие производных от функций, характеризующих состояние среды. Для этого получим уравнения, выражающие законы сохранения массы, количества движения и энергии в интегральной форме. [c.111]

Следуя по тому же пути, что и в гл. VIII при изложении вопроса о подобии при движении несжимаемой вязкой жидкости, составим систему безразмерных уравнений динамики вязкого газа. Ограничимся рассмотрением случая неподвижного тела в безграничном, однородном на бесконечности потоке со скоростью F[c.639]

Теория движения вязкой жидкости в форме, весьма близкой к современной, была опубликована в 1845 г. Стоксом (1819—1903), который, выделив из общего перемещения элемента жидкости деформационную часть, указал простую линейную зависимость возникающих в жидкости напряжений от скоростей деформаций, г. е. дал обобш,е-ние ранее уже упомянутого закона Ньютона. До Стокса, основываяс1. на некоторых специальных молекулярных гипотезах относительно свойств реальных газов, уравнения движения вязкого газа выводили в 1826 г. Навье (1785—1836), в 1831 г. Пуассит (1781 —1846) и в 1843 г. Сеп-Венан (1797—1886). [c.27]

При помощи этого решения из уравнения переноса получается приближение основной системы уравнений сплошной среды, используемое для изучения движения невязких газов и жидкостей. Следующее приближение f служит для вывода уравнений движения вязких газа и жидкости. Отыскивая методом Чэпмэна-Энскога третье приближение решения кинетического уравнения, получаем уравнения, с помощью которых можно решать задачи о движении сильно разреженных газов — задачи молекулярной аэродинамики, весьма актуальные для исследования движения ракет и спутников в верхних слоях атмосферы. [c.21]

Следуя по тому же пути, что и в гл. VOI при изложении вопроса о подобии прн движении несжимаемой вязкой жидкости, составим систему безразмерных уравнений динамики вязкого газа. Ограничимся рассмотрением случая иеподвил<ного тела в безграничном, однородном на бесконечности потоке со скоростью К , плотностью рс ,, давлением / со, температурой Гоо, энтальпией / < , коэффициентом вязкости li величины Ср, с и их отношение ср с = k будем считать повсюду в даином потоке одинаковыми. Обозначим масштаб длин через L и примем в качестве масштабов других величин их значения на бесконечности. Для данного случая стационарного движения без объемных сил уравнения (1), (13), (20), (22), (27) после выделения масштабов примут вид (штрих обозначает безразмерные величины) [c.807]

Интегрирование уравнений динамики вязкого газа представляет значительные математические трудности. Простейшим примером такого интегрирования является решение одномерной задачи о переходе безграничного сверхзвукового потока в дозвуковой. Этот переходный процесс протекает в тонкой, но конечной по величине области, которая должна при более глубоком рассмотрении явления заменить принятую в динамике идеального газа упрощенную схему прямого скачка уплотнения или ударной волны, представляющих плоскости разрыва динамических и термодинамических характеристик потока. Как сейчас будет показано, размеры этой переходной области очень малы и, во всяком случае, сравнимы с длиной свободного пробега молекулы. Естественно, возникает вопрос о допустимости применения в областях столь малого размера уравнений динамики сплошной среды, вообще, и выведенных в предыдущем параграфе уравнений, в частности, так как само представление о газе как о некбторой сплошной среде справедливо лишь при движениях в области, размеры которой велики по сравнению с длиной свободного пути пробега молекулы. Имея в виду это существенное возражение ), разберем все же решение поставленной задачи с точки зрения классических уравнений динамики вязкого газа. В оправдание приведем следующие два соображения 1) это решение показывает, что переходная область имеет порядок длины свободного пути пробега молекулы и 2) служит простой и хорошей иллюстрацией применения уравнений динамики вязкого газа ). [c.810]

Итак, рассматриваемое нетривиальное решение системы (34) представляет не что иное, как переход от сверхзвукового движения к дозвуковому в однородном потоке вязкого газа. Нетрудно убедиться в том, что не только числа М, но и температуры, плотности и давления на бесконечности вверх и вниз по течению связаны между собой теми же соотношениями, что и в теории прямого скачка уплотнения, изложенной для газа без внутреннего трения. Разница здесь в том, что в идеальном газе скачок уплотнения представлял некоторую нормальную к линиям тока поверхность разрыва элементов движущегося газа, причем само явление скачка приходилось рассматривать как предельное образование, не допускающее описания при помощи непрерывных решений уравнений движения. В вязком газе, наоборот, явление перехода сверхзвукового потока в дозвуковой описывается непрерывным реилением уравнений движения, а именно интегралом дифференциального уравнения (37) в области движения (—оо<д <оо). Покажем, что эта область перехода сверхзвукового потока в дозвуковой имеет очень малую протяженность, зависящую от параметров потока и в первую очередь от Мь Вернемся к уравнению (37) и, пользуясь имеющимся произволом в выборе начала отсчета абсцисс х, поместим начало координат в ту точку, где скорость и равна критической скорости а, соответствующей параметрам потока вверх по течению. Тогда, вводя еще для краткости дополнительное обозначение [c.814]

П.1. уравнения движения вязкого газа (уравнения Навье — Стокса) при условии .1== onst записываются в следующем виде [c.373]

Чтобы иметь представление о порядке величин различных параметров, расс.мотрим случай взаимодействия между твердыми частицалш и стенкой при движении частиц в турбулентном поле, когда диаметр частиц мал, например менее 1 мк, отношение масс газа и твердой фазы достигает 3, а отношение плотностей равно, например, 2000. Как указано выше, коэффициент трения на стенке вследствие удара твердых частиц составляет величину порядка 0,1, а напряжение сдвига — порядка 0,5-10 кг/см , для газа с коэффициентом трения 0,001 напряжение сдвига равно 0,5-10" кз/сэ4 . Однако, как можно видеть по результатам измерений для трубы (разд. 4.1), интенсивность действительных столкновений со стенкой на порядок меньше вычисленной величины из-за подъемной силы, действующей на частицы в вязком слое [уравнение (2.23)1. [c.236]

Уравнение Эйлера (26а) определяет движение идеальной жидкости. Для получения уравнений гидродинамики реальной (вязкой) жидкости или газа надо искать решение уравнения Больцмана, отличное от локального распределения Максвелла. Мы получим тогда уравнения Навье—Стокса, Барнетта и т. д., в которых коэффициенты вязкости, теплопроводности и диффузии выражаются через молекулярные характеристики. Эти уравнения представляют собой замкнутую систему уравнений термодинамики необратимых процессов. Такой вывод этих уравнений в общем случае выходит за рамки нашего курса. Мы ограничимся здесь только характеристикой методов решения кинетического уравнения Больцмана и рассмотрим ряд частных задач статистической теории неравновесных систем. [c.142]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...