Хидроаеромеханика

Флуид — идеализирано понятие,
на всяка непрекъсната среда,
която може да тече при прилагане
на безкрайно малки сили.

Хидроаеромеханиката, или механиката на флуидите, е раздел от механиката на непрекъснатите среди, който изучава механичните взаимодействия между течните и газообразните среди и твърдите тела. Поради наличността на много общи свойства течностите и газовете носят общото наименование флуиди. Характерно за флуидите е, че молекулите им са силно подвижни една спрямо друга и в резултат от това нямат определена форма, а заемат формата на съда, в който се намират. Флуидите преминават в състояние на движение и при най-малкото въздействие и не може да възвръщат формата си след премахване на действащите сили. Основната задача на хидроаеромеханиката е въздействието между средата (флуида) и движещото се или плаващо в нея тяло.

обтичане на кръгов цилиндър
Обтичане на кръгов цилиндър за число на Рейнолдс Re = 2000 (визуализиране с помощта на мехурчета въздух във вода). Числото на Рейнолдс е произведението от скоростта на потока с размера на тялото, разделен на вискозитета на флуида. Изразява количествено големината на вътрешното триене.

Архимед (287—212 пр. н. е.) открива основния закон на хидростатиката. Леонардо да Винчи (1452—1519) открива съпротивлението на въздуха, както и подемната сила при движението на птиците. И. Нютон (1642—1727) забелязва, че съществува триене в течностите при относителното движение на различни слоеве с отличаващи се скорости. Дж. Стокс (1819—1903), Л. Навие (1785—1836) и С. Поасон (1781—1840) формулират основните уравнения на хидроаеромеханиката на вискозната течност (течност с вътрешно триене). Теоретичната хидроаеромеханика е създадена от Л. Ойлер (1707—1783) и Д. Бернули (1700—1782), които прилагат известните по онова време закони на механиката и извеждат основните уравнения на идеалния флуид (т. е. флуид без вътрешно триене). Теорията на идеалния флуид е разработена през XIX в. от О. Коши (1789—1857), Г. Кирхоф (1824—1888), X. Хелмхолц (1821-1894), Дж. Тейлър (1886—1975), лорд Келвин (1824— 1907), а през XX в. om Н. Е. Жуковски (1847—1921), С. А.

Чаплигин (1869—1942) и др. С помощта на тази теория са решени голям брой практически задачи от авиацията. Ограничеността на модела на идеалната течност е осъзната още от създателите му. Л. Даламбер (1717—1783) показва, че при стационарното движение на тяло в поток от идеална течност не следва да се очаква наличие на съпротивление, което противоречи на експерименталните резултати. Затова е предложен моделът на вискозната течност.

При бавни в сравнение със скоростта на звука движения флуидите може да бъдат разглеждани като несвиваеми, т. е. плътността им не зависи от налягането. При големи скорости обаче явлението свиваемост става основно и качествено изменя характера на течението. Появяват се скокове на плътността, налягането и др. в различни места на течението, които се наричат ударни вълни. Със свиваемите ефекти се занимава газодинамиката. Другите два основни раздела на хидроаеромеханиката са аеромеханиката и хидромеханиката. Методите и моделите на хидроаеромеханиката навлизат и в някои съседни области на науката. Вече се смятат за подобласти на хидроаеродинамиката такива науки като динамична метеорология, акустика, движение на плазмата (магнитна хидродинамика или магнитна газодинамика). Течението на реагиращи флуиди с химични реакции и горене е обект на науката физико-химична хидродинамика. Явленията, които протичат върху повърхностите, разделящи различни флуиди, се изучават от междуфазовата (повърхностната) хидродинамика. Теченията, които носят твърди или газообразни частици (суспензии, емулсии, наноси и др.), са най-новият бурно развиващ се раздел на хидроаеромеханиката — многофазни течения.

Няма коментари - Остави коментар

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

*

Можете да използвате тези HTML тагове и атрибути: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>