Аэродинамика разреженной среды

Теоретические понятия и определения аэродинамики, рассмотренные выше, основаны на гипотезе сплошности газовой среды. Однако с увеличением высоты полета в связи с уменьшением плотности воздуха возрастает длина свободного пробега молекул. Предметом аэродинамики разреженной среды и является исследование течений при значительных длинах свободного пробега, соизмеримых, в частности, с толщиной пограничного слоя. Для этого режима течения уже неприменимы газодинамические соотношения сплошной среды и необходимо пользоваться кинетической теорией, исследующей движение газа с помощью молекулярной механики. Важнейшие выводы этой теории и изложенные в настоящей главе методы аэродинамического расчета основаны на дискретной схеме строения газа. В соответствии с этой схемой рассматриваются режимы свободномолекулярного потока и течения со скольжением, соответствующие зависимости для расчета давления, напряжения трения и энергии падающих и отраженных частиц. При формулировке вопросов и [c.710]

АЭРОДИНАМИКА РАЗРЕЖЕННОЙ СРЕДЫ [c.711]

В основу этой книги положено содержание лекций по механике сплошной среды, которые в течение ряда лет читались мною в Харьковском университете для студентов специальности Механика . Сюда также частично вошли лекции по специальным курсам, таким, как магнитная гидродинамика, гидродинамика поляризующихся и намагничивающихся сред, некоторые задачи аэродинамики разреженных газов, механика сплошной среды переменной массы. [c.5]

Ученые и конструкторы считают, что для перехода к аэродинамике разреженных газов это число должно быть больше 10. Такая граница находится примерно на высоте 120 км. Резкого перехода от сплошной среды к разреженной нет. [c.93]

Проблеме трения и теплопередачи, а также аэродинамике разреженной среды посвящены две заключительные главы книги (12 и 13). В них приводятся методы расчета поверхностных сил и соответствующих тепловых потоков при обтекании тел как сплошной средой, так и свободномолекулярным потоком. При рассмотрении силового и теплового воздействия газообразной среды на движущиеся в ней тела акцентируется внимание не только на расчетных схемах, но и на физической сущности тех процессов, для которых находятся количественные характеристики. [c.5]

К середине 30-х годов был накоплен достаточный материал, чтобы газодинамические исследования выделились в самостоятельную область механики сплошной среды — газовую динамику, в которой были четко представлены два направления аэродинамика до- и сверхзвуковая. Тогда же первые шагя делала околозвуковая аэродинамика. С середины 40-х годов стали развиваться работы но аэродинамике гиперзвуковых скоростей. В каждом из направлений изучаются течения газа, которые отличаются друг от друга но величине параметра М — одной из основных характеристик течения газа. При этом рассматривается однородная сплошная среда (совершенный газ с постоянным отношением удельных теплоемкостей). Такие представления господствовали в газовой динамике до конца 40-х — начала 50-х годов, т. е. до того, когда были расширены рамки классической газовой динамики — включены в нее явления, в которых решающими и определяющими были физико-химические эффекты явления диссоциации, ионизации, излучения. Подобное расширение газодинамических представлений, наметившееся еще в конце XIX — начале XX в., явилось результатом бурного развития ракетной, а затем и космической техники. Рабочими скоростями стали скорости 3—5 а а — скорость звука) и более, значительно возросла температура обтекаемых тел. Наряду с новыми проблемами для сверх- и гиперзвуковых скоростей, связанными с учетом физико-химических превращений газа, появились новые дисциплины на стыке газовой динамики с физикой и химией — магнитная газодинамика, динамика плазмы. В связи с полетами в высоких слоях атмосферы, а затем и в космическом пространстве исследователи стали заниматься аэродинамикой разреженных газов, [c.308]

В динамике космического полета можно отчетливо проследить плодотворные взаимодействия техники и ряда фундаментальных и прикладных наук. Особенно следует подчеркнуть широкое использование методов и результатов небесной механики для решения задач динамики в гравитационных полях Солнца и планет солнечной системы. Так теория кеплеровых движений, теория возмущений орбит, исследование движений в оскулирующих элементах (метод Лагранжа) перешли из небесной механики в динамику космического полета с относительно небольшими изменениями и дополнениями. Но в ряде задач (например, теория движения искусственных спутников Земли) динамики космического полета пришлось создавать и разрабатывать совершенно новые методы исследования. Эти новшества вызываются дополнительными силами, которые в задачах небесной механики не играют существенной роли. Так, при движении спутников Земли на высотах до 500—700 км аэродинамические силы, обусловленные наличием атмосферы, оказывают влияние на законы движения и приводят к постепенному изменению (эволюции) орбит спутников. Изучение этих эволюций требует знания строения атмосферы на больших высотах и знания, законов аэродинамического сопротивления при полете с первой космической скоростью в весьма разреженной среде. Развитие космонавтики обусловило быстрый прогресс и аэродинамики и метеорологии. [c.19]

Исследованием движения жидкостей и газов в соответствии с изложенной выше гипотезой сплошности занимается специальный раздел аэродинамики — аэродинамика сплошных сред. Однако необходимо отметить, что эта гипотеза действительна лишь для условий полета на небольших высотах, т. е. в достаточно плотных слоях атмосферы, где средняя длина свободного пробега молекул воздуха мала. На больших высотах в условиях сильно разреженной атмосферы эта хпнна пробега молекул становится весьма значительной и воздух уже нельзя рассматривать как сплошную среду. Поэтому будут недействительны выводы аэродинамики сплошны.х сред. [c.11]

Взаимодействие разреженной среды с движущимся в ней телом изучает особый раздел аэродинамики — а эр од и и а м ик а разреженной среды. Быстрое развитие этой науки за последние годы вызвано прогрессом космических исследований при помощи искусственных спутников Земли и ракетно-космичсскил летательных аппаратов, а также ракетных систем различных типов (баллистические, межконтинентальные, глобальные ракеты и др.). совершающих околоземные полеты на очень больших высотах. [c.12]

В режиме со скольжением условия течения и механизм взаимодействия газа с поверхностью существсцко отличается от условий сплошной среды. Утолщение ударной волны и пограничного слоя оказывают влияние на аэродинамику и теплообмен. Однако применение Уравнений Навье—Стокса в целом ряде газодинамических задач, относящихся к разреженному газу, дает результаты, достаточно хорошо совпадающие с экспериментальными данными. Поэтому практический интерес приобретает анализ возможностей распространения уравнений пограничного слоя с граничными условиями, учитывающими новый характер взаимодействия, на область течений со скольжением. [c.159]

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]

Св-во сжимаемости состоит в способности в-ва изменять свой первонач. объём под действием перепада давления или при изменении темп-ры. Сжимаемость становится существенной при больших скоростях движения среды, соизмеримых со скоростью распространения звука в этой среде и превосходящих её, т. к. при таких скоростях в среде могут возникать большие перепады давления (см. Бернулли уравнение) и большие градиенты темп-ры. В совр. Г. д. изучают также течения газа при высоких темп-рах, сопровождающиеся хим. (диссоциация, горение идр, хим. реакции) и физ. (ионизация, излучение) процессами. Изучение движения электропроводных газов в присутствии магн. и электрич. полей составляет предмет магн. газодинамики. Движение газов при таких условиях, когда газ нельзя считать сплошной средой, а необходимо рассматривать вз-ствие составляющих его молекул между собой и с тв. телами, относится к области динамики разреженного газа, основанной на молекулярно-кинетич. теории газов. Динамика больших возд. масс при малых скоростях движения составляет основу динамич. метеорологии. Г. д. исторически возникла как дальнейшее развитие и обойщеипе аэродинамики, поэтому часто говорят о единой науке — аэрогазодинамике. [c.103]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...