Избранное
ЭБ Нефть
и Газ
Главная
Оглавление
Поиск +
Еще книги ...
Энциклопедия
Помощь
Для просмотра
необходимо:


Книга: Главная » Введенский Б.А. Большая советская энциклопедия Том 10
 
djvu / html
 

30
ГАЗОВАЯ ДИНАМИКА
жены сфотографированные теневым методом скачки уплотнения, появляющиеся в конце сверхзвуковых зон поблизости от тела при околозвуковом обтекании. Когда скорость становится сверхзвуковой, то скачки уплотнения делаются более мощными, приобретают конич. форму и начинаются с острия и с хвоста обтекаемого тела (рис. 2, е).
У движущегося со сверхзвуковой скоростью тупоносого тела скачок уплотнения образуется всегда на нек-ром расстоянии перед телом (рис. 2,ж). То же самое будет иметь место и у остроконечного тела, если угол поворота потока у носа тела превышает предельный (максимальный) угол <дмакс , на к-рый может повернуться вектор скорости при данном числе М (рис. 2,г). Когда скачок начинается перед телом, форма скачка уже не является конической, а течение между телом и скачком содержит дозвуковые зоны.
В скачках уплотнения происходят механич. потери , вызывающие дополнительное к вихревому сопротивлению и сопротивлению трения волновое сопротивление. В прямых скачках эти потери больше, чем в косых. При приближении скорости тела к скорости звука волновое сопротивление становится очень значительным.
Отличие сверхзвукового течения от дозвукового сказывается и в характере изменения поперечного сечения трубок тока (см. Гидромеханика). Если течение дозвуковое (М <С 1), то при сужении трубки тока скорость газа v, как и у несжимаемой жидкости, растёт; в случае же сверхзвукового течения (М > 1) скорость v при сужении трубки тока падает. Обратная картина имеет место при расширении трубки тока. Эта особенность газовых течений обусловлена изменением плотности. При М > 1 плотность с увеличением скорости падает быстрее, поэтому с возрастанием скорости трубки тока должны расширяться. Это легко усмотреть из уравнения постоянства расхода pvF = const, где F — площадь сечения трубки тока. На этом свойстве газовых течений основан принцип устройства сопла для получения сверхзвуковой скорости (рис. 4). При достаточно большой разности давлений ра—/>2 между
Рис. 4. Сопло для получения струи газа со сверхзвуковой скоростью.
резервуаром (ра) и концом сопла (/>а) скорость поступающего в сопло газа увеличивается в суживающейся части сопла до скорости, равной скорости звука (сечение FI). При дальнейшем снижении давления р% в расширяющейся части сопла возникает сверхзвуковое течение. Расход из сопла при заданном ра и Т0 не может быть больше некоторого максимального, соответствующего критическим значениям параметров в узком сечении, как бы ни было мало />2, так как в минимальном сечении скорость не может быть большей, чем скорость звука, к-рой соответствует определённая плотность, зависящая только от состояния газа в резервуаре. При нек-рых отношениях ра/рг внутри сопла возникают скачки уплотнения. Это обстоятельство ведёт к потерям напора
и нарушает равномерность потока в сопле. Скачки уплотнения могут возникнуть и в сверхзвуковом течении после выхода струи газа из сопла.
II. Исторический очерк.
Как специальный раздел гидромеханики Г. д. оформилась в 1930—35. Однако уже в 19 в. и в начале 20 в. появилось несколько работ, в к-рых закладывались основы современной Г. д. Так, явление истечения газа из отверстия при больших скоростях течения было исследовано в 1839 франц. механиком и инженером П. Сен-Венаном (см.). Выдающийся русский учёный артиллерист Н. В. Маиевский в 1858, производя стрельбы, открыл влияние сжимаемости воздуха на сопротивление движению снаряда при скорости полёта снарядов, близкой к скорости звука. В 19 в. была также разработана важная теория неустановившихся одномерных течений газа (Б. Риман, см.), найдена связь между скоростями, плотностями и давлениями при переходе через поверхность сильного разрыва, открыты нек-рые важные частные случаи плоских течений газа (Л. Прандтлъ, см.). Решающим этапом в создании Г. д. явилась докторская диссертация С. А. Чаплыгина «О газовых струях» (1902). Эта замечательная работа, не оценённая в своё время должным образом, намного опередила развитие науки и является основой современной Г. д. Она приобрела мировую славу в 30-х гг. 20 в. В работе Чаплыгина «О газовых струях» были даны два метода решения задач об установившихся плоских безвихревых движениях невязкого газа — точный и приближённый. Эти методы являются наиболее глубокими в современной Г. д., они непрерывно развиваются и применяются к решению новых задач. Созданные для исследования дозвуковых течений, методы Чаплыгина обобщены и на сверхзвуковые течения. Обобщения приближённого метода Чаплыгина позволяют изучать течения с переходом через скорость звука; исследование околозвуковых течений является наиболее актуальной современной проблемой Г. д. Идеи Чаплыгина были развиты в многочисленных работах советских и зарубежных учёных. Особенно выделяются работы по дозвуковому и сверхзвуковому обтеканию профилей, по теории сопла Лаваля, по теории сверхзвукового истечения струй и по теории течений с переходом через скорость звука.
Начиная с 30-х гг., под влиянием авиации и реактивной техники, развитие Г. д. происходит во всё нарастающих темпах. Советскими учёными А. А. Дородницыным, Я. Б. Зельдовичем, М. В. Келдышем, И. А. Кибелем, Н. Е. Кочиным, А. И. Некрасовым, Л. И. Седовым, С. А. Христиановичем и другими были получены фундаментальные результаты по всем основным вопросам Г. д. — как по теории движущихся в газе крыльев и снарядов, теории винта, теории сопел, так и по построению точных частных решений и но качественному анализу решений уравнений Г. д., по неустановившимся движениям (взрыв, детонация и т. п.) и по теории пограничного слоя (см.) в газе. Больших успехов достигла в Советском Союзе и экспериментальная Г. д.
На больших высотах возможны движения газов, при к-рых длина среднего свободного пути молекул сравнима с размерами тела или с толщиной пограничного слоя. В этом случае обычные уравнения Г. д. уже не имеют места, и изучение обтекания тел основывается на кинетической теории газов (см.). Таким образом, появляется новая область Г. д. — аэродинамика разреженных газов, пока еще мало разработанная.

 

1 10 20 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610


Большая Советская Энциклопедия Второе издание