Нестационарные задачи газовой динамики

Богатко В. И.
Специалисты, 10 семестр. Магистры 2 семестр.
Курс лекций по выбору. Рекомендуется всем, кто интересуется механикой жидкости, газа и плазмы.

Большой интерес для практики представляют течения, в которых параметры потока изменяются по времени. В этом случае скорость и давление зависят не только от их местонахождения частицы в пространстве, но и от времени, то есть являются функциями координат и времени. Такие течения называют неустановившимися или нестационарными.

Примерами таких течений является распространение возмущений в газе, течение за фронтом ударной волны, распространяющейся в пространстве или взаимодействующей с каким-либо препятствием, процессы, происходящие в ударных трубах, газовых турбинах, ракетных двигателях и т.д.

В курсе рассматриваются одномерные и двумерные нестационарные задачи газовой динамики, а также аналитические методы исследования и решения задач о неустановившихся течениях невязкого газа. Приводится общее решение одномерных уравнений газовой динамики, описывающих течения с плоскими волнами. Рассматриваются простые волны и примеры их применения в задачах о движении поршня, задача о затухании сферической ударной волны, а также классическая задача о распаде произвольного разрыва.

Подробно исследуются двумерные автомодельные нестационарные течения газа. Для решения задачи о плоских и осесимметричных автомодельных течениях газа за фронтом сильной ударной волны используется метод тонкого ударного слоя. Указывается способ построения предельного течения и всех последующих приближений.

Литература

  • Крайко А. Н. Теоретическая газовая динамика: классика и современность.  М.: ТОРУС ПРЕСС, 2010. 440 с.
  • Орленко Л. П. Физика взрыва и удара: учебное пособие для студентов вузов. М.: Физматлит, 2008. 304 с.
  • Усков В. Н. Бегущие одномерные волны. Кн. 2: учебное пособие. СПб.: Изд-во Балт. гос. техн. ун-та, 2013. 186 с.
  • Станюкович К. П. Неустановившиеся движения сплошной среды. М.: Наука, 1971. 854 с.
  • Кочин Н. Е., Кибель И. А., Розе Н. В. Теоретическая гидромеханика: в 2-х томах. Т. 2. М.: Физматгиз, 1963. 728 с.
  • Ландау Л. Д., Лившиц Е. М. Теоретическая физика: в 10-ти томах. Т. VI. Гидродинамика. М.: Наука, 1988. 736 с.
  • Курант Р., Фридрихс К. Сверхзвуковое течение и ударные волны. М.: ИЛ, 1950. 426 с.
  • Овсянников Л. В. Лекции по основам газовой динамики: учебное пособие для университетов. М.; Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. 335 с.