Основные законы движения жидкостей и газов

Основные понятия и принципы аэродинамики

Реальные явления природы недоступны для теоретического анализа, поэтому их упрощают, изобразив воздух в виде схем (схематически).

Поток — это воздушная или жидкая среда, совершающая движение в определённом направлении относительно рассматриваемого тела.

Такое определение воздушного потока предполагает, что относительное движение воздуха и тела рассматривается независимо от того, движется ли воздух относительно неподвижного тела или тело движется относительно неподвижного воздуха.

Летящий с некоторой скоростью самолет испытывает со стороны воздуха силовое воздействие. Если самолет остановить и заставить воздушный поток двигаться относительно самолета с той же скоростью, то картина обтекания и силовое взаимодействие самолета с воздухом остались бы практически неизменными. В аэродинамике это утверждение называется принципом обращения движения и формулируется так: принцип обращения движения вытекает из теории относительности и заключается в том, что на тело, обтекаемое движущимся воздухом, и на тело, движущееся в неподвижном воздухе, при прочих равных условиях будут действовать одинаковые аэродинамические силы.

Вторым принципом аэродинамики является принцип сплошности среды, который заключается в том, что воздух рассматривается как сплошная однородная масса с непрерывным распределением в пространстве, т.е. не учитывается молекулярное строение воздуха.

Потоки бывают:

1. установившимися;

2. неустановившимися.

Если в данной точке пространства, занимаемого потоком, скорость и параметры, характеризующие поток, с течением времени не меняются, то такой поток называется установившимся.

При выведении уравнений аэродинамики будем считать движение потока установившимся, хотя в реальной жизни это не так.

Линия тока — это линия, касательные к которой в каждой точке совпадают по направлению с вектором скорости в этой точке.

Рис. 1.3. Линия тока (а) и трубка тока (б)

Струйкой называется часть потока, ограниченная поверхностью, состоящей из линий тока, проходящих через некоторый малый замкнутый контур С (рис. 1.3, б).

Если в потоке выделить произвольный замкнутый контур С, то через точки, лежащие на нем, можно провести бесконечное множество линий тока. Поверхность, образованная этими линиями тока называется трубкой тока, а жидкость или газ, протекающий внутри трубки тока, и есть струйка.

Поток удобно представить движущимися струйками тока.

Струйка обладает следующими свойствами:

· через боковую поверхность струйки расход жидкости или газа невозможен, так как векторы скорости касательны к ее поверхности;

· струйка сохраняет свою форму и размеры во времени;

· скорости потока в любой точке сечения струйки, перпендикулярного направлению течения, равны.