Газовая динамика. Часть 1, 2

Богатко В. И.
Бакалавры, специалисты, 7-8 семестр.
Курс лекций по выбору. Рекомендуется всем, кто интересуется механикой жидкости, газа и плазмы.

Газовая динамика изучает движения сжимаемых сплошных сред, то есть такие движения, при которых изменением плотности уже нельзя пренебречь.

В принципе все среды (в том числе вода и металлы) при определённых условиях сжимаемы. Всё зависит от величины давления, которое действует на данную среду. Для воздуха влияние сжимаемости начинает сказываться уже при скоростях больше 200 км/час (посадочная скорость самолета). При таких скоростях потока ошибка в определении его параметров будет уже порядка 1%, если использовать модель несжимаемой жидкости. С увеличением скорости потока ошибка будет возрастать. Поэтому учет сжимаемости воздуха при определении его параметров актуален для авиации, скоростных поездов, ракет, газовых турбин и различных летательных аппаратов.

Одной из характерных особенностей газовой динамики является возникновение в потоке поверхностей разрыва (например, ударных волн или поверхностей контакта различных сред).

В первой части курса рассматриваются основные особенности динамики сжимаемого идеального газа, качественные и оценочные данные о влиянии сжимаемости и силы тяжести на характер и параметры течения среды. Подробно рассматриваются методы исследования плоских течения газа.

Во второй части рассматриваются простейшие модельные задачи установившихся сверхзвуковых течений газа, которые могут иметь место при обтекании различных элементов летательных аппаратов, в том числе и специальных органов управления (рули высоты и направления, элероны и т.д.).

Рассматривается также обтекание крыла бесконечного размаха и обтекание прямого кругового конуса потоком с постоянной сверхзвуковой скоростью.

Литература

  • Черный Г. Г. Газовая динамика. М.: Наука, 1988. 424 с.
  • Крайко А. Н. Теоретическая газовая динамика: классика и современность.  М.: ТОРУС ПРЕСС, 2010. 440 с.
  • Богатко В. И., Потехина Е. А. Приближенная теория крыла бесконечного размаха в плоско- параллельном потоке газа: учебно-методическое пособие. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2013. 28 с.
  • Богатко В. И., Потехина Е. А. Простейшие примеры установившихся безвихревых сверхзвуковых течений газа: учебное пособие. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2014. 40 с.
  • Кочин Н. Е., Кибель И. А., Розе Н. В. Теоретическая гидромеханика: в 2-х томах. Т. 2. М.: Физматгиз, 1963. 728 с.
  • Овсянников Л. В. Лекции по основам газовой динамики. М.: Наука, 1981. 308 с.
  • Рождественский Б. Л., Яненко Н. Н. Системы квазилинейных уравнений и их приложения к газовой динамике. М.: Наука, 1968. 592 с.