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.

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.