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


Книга: Главная » Введенский Б.А. Большая советская энциклопедия Том 28
 
djvu / html
 

30
МОДЕЛИРОВАНИЕ — МОДЕЛИРОВАНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ
чаемым явлением, может служить критерием подобия. Напр., при изучении волнового сопротивления движению корабля существенную роль играет ускорение силы тяжести g. Ввиду этого при М. волнового сопротивления натурные условия и модель должны иметь одинаковый критерий гравитационного подобия, или число Фруда
"-S-
Так как ускорение силы тяжести в натурных условиях и в лаборатории бывает одним и тем же, то это требование сводится к тому, что, изменив линейные размеры в k раз, надо изменить скорости в У k раз. Напр., для получения сходной с натурой картины обтекания модели корабля, изготовленной в
масштабе TQQ, необходимо передвигать её в воде
со скоростью, уменьшенной в 10 раз по сравнению с натурными условиями. Если при этом размеры модели достаточно велики для того, чтобы вязкость не оказывала заметного влияния, то М. действительно даст правильные результаты. Легко видеть, что соблюдение обоих условий
в случае одинаковых в натурных условиях и на модели g и v приводит к невозможности М., отличающегося от воспроизведения натурных линейных размеров и скоростей.
Условия равенства безразмерных критериев, связывающих существенные для изучаемого вопроса размерные величины, исчерпывают те дополнительные условия, к-рые возникают из-за изменения при М. масштабов размерных величин. Однако М., кроме того, подчинено общим условиям, к-рые необходимы для возможности судить о подлежащем изучению натурном явлении по его воспроизведению в экспериментальной обстановке. При экспериментировании в натуральных масштабах можно быть уверенным, что измеренное в эксперименте значение величины х совпадает с её значением в натуре. Для этого необходимо, чтобы величина х однозначно определялась по тем величинам, для к-рых совпадение значений (в натуре и в эксперименте) обеспечено самой постановкой эксперимента. Аналогичные условия однозначности должны быть выполнены и при М. с изменением масштабов. Поэтому полная теория подобия физич. явлений при М. включает в себя, кроме размерных соображений, ещё и анализ условий однозначности. Теоретич. рассмотрение вопросов М. см. Размерностей теориям Подобия теория.
Историческая справка. Начало учения о подобии явлений Оыло положено Ньютоном в его труде «Philosopniae natuialls principia matematica», выпущенном в свет в 1687. Во второй книге этою труда Ньютон рассматривает подобное движение двух жидких сред и показывает, что для них
силаХдлнна выражение -- - -- в сходственных точках
массэхивадрат скорости
имеет одно и то же численное значение. В 1848 франц. математик Ш. Бертран показал, что для всех механич. явлений выведенное Ньютоном выражение у подобных явлений
„ силахдлина
численно одинаково. Выражение - — -р массахквадрат скорости
Бертран назвал критерием Ньютона. В 1924 англ, инженер О. Рейнольде выразил закон движения жидкости по трубам одной общей формулой через критерий, названный впоследствии его именем (Яе), и сделал возможным объединение всех опытов по гидравлич. сопротивлению, проведённых на воде, воздухе, паре, масле, одной общей формулой. Англ, инженер У. Фруд начал изучение на моделях мореходных качеств различных морских судов. Н. Е. Жуковский начал изучение качеств самолётов с помощью моделей, обдуваемых в аэродинамической трубе (см.).
Методами М. широко пользуются при исследовании работы гидротехнич. сооружений (см. Моделирование в гидравлике и гидротехнике), самолётов (ом. Моделирование аэроди-
намическое), судов всех типов, тепловых процессов и тепло-технич. устройств, химич. реакций, анергетич. схем и др.
Лит. см. при статьях Моделирование аэродинамическое, Моделирование в гидравлике и гидротехнике. Моделирование в коробмстроении. Моделирование тепловое, Модели-рование электроэнергетических систем.
МОДЕЛИРОВАНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ —
изучение на моделях аэродинамич. характеристик тел, обтекаемых воздушным потоком. При М. а. необходимо соблюдать определённые условия (т. н. законы подобия), чтобы результаты испытаний модели можно было перенести на натурный объект. Изучение условий подобия было начато еще Ньютоном, и в настоящее время оно продвинулось настолько далеко, что во многих случаях можно с достаточной точностью совершать переход от модели к натуре.
Соблюдение кажущегося очевидным требования геометрич. подобия модели и натуры еще не обеспечивает того, чтобы были подобны и силы, действующие на них со стороны жидкости (или газа). Если в потоке несжимаемой жидкости (газа), обтекающей модель, выделить какую-нибудь частицу, то в общем случае на неё будут действовать: сила давления, сила вязкости и сила тяжести. Равнодействующая этих сил будет равна инерционной силе,т.е. произведению массы частицы на её ускорение. Если выделить сходственную частицу жидкости, обтекающей натурный объект (положение и размеры этой частицы определяются, очевидно, масштабным соотношением модели и натуры), то для подобия необходимо, чтобы различные виды сил для модели и натуры находились в одинаковом отношении. Другими словами,обозначив силу давления через Р, силу вязкости через Т', силу тяжести через G, силу инерции через F и введя индексы «м» и «н» соответственно для модели и натуры, можно написать следующие условия подобия:
м F
(1)
(2)
(3)
Рассмотрение показывает, что для несжимаемой, невесомой и невязкой («идеальной») жидкости условие (1) выполнялось бы всегда при наличии одного геометрич. подобия; явление было бы, как говорят, автомодельным. Для реальной жидкости условие (1) строго выполняется лишь постольку, поскольку одновременно будут выполнены условия (2) и (3). Выполнение условия (2) требует равенства следующих выражений для модели и натуры:
о -v -I
МММ
о •« •! н н н
(4>
гм н
Здесь р — плотность жидкости (газа), и — скорость потока (или полёта), I — характерный линейный размер (напр., хорда крыла, длина фюзеляжа и т. п.), |i — коэфициент вязкости жидкости (газа). Безразмерное отношение (4) называется числом R (или числом Рейнольдса), обозначаемым также Re. Его значение указывает на относительную роль сил вязкости в процессе обтекания тела. Хотя для обычных летательных аппаратов числа R соответствуют нескольким миллионам, что говорит о якобы очень малой роли сил вязкости, последние имеют существенное значение во всех тех случаях, когда обнаруживаются явления срыва обтекания или перехода

 

1 10 20 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660


Большая Советская Энциклопедия Второе издание