ВВЕДЕНИЕ

Прикладная гидрогазодинамика — наука, изучающая законы движения жидкостей три их взаимодействии с твердыми телами и между 'самими жидкостями при скоростях существенно меньших скорости света, т. е. когда справедливы законы классической меха­ ники Ньютона и отсутствуют релятивистские эффекты.

Жидкостями называются субстанции, обладающие легкоподвижностью или текучестью, т. е. непрерывно и сколь угодно сильно деформирующиеся под действием сколь угодно малого срезываю­ щего напряжения. Легкоподвижностью в равной степени облада­ ют капельные жидкости и газы. Поэтому и те и другие называются

.одинаково — жидкость. Легкоподвижность обеспечивает использо­ вание жидкостей в технике в качестве рабочих тел различных теп­ ловых и гидравлических двигателей, агрегатов, систем охлаждения и смазки, плавание кораблей и полеты летательных аппаратов. С другой стороны, легкоподвижность и некоторые другие свойст­ ва настолько существенно усложняют процессы движения жидкос­ тей по сравнению с движением, твердых тел, что для их изучения необходима специальная наука — механика жидкости. Механика жидкости бурно развивается и объединяет много различных на­ правлений, обусловленных конкретными свойствами отдельных классов жидкостей и условиями протекания процессов их движения.

Прикладная гидрогазодинамика, в которой принимается ряд упрощенных моделей жидкостей и их движений, позволяющих по­ лучить результаты, удовлетворяющие по точности практику, явля­ ется лишь ветвью механики жидкости.

Курс состоит из гидростатики, в которой изучается равновесие жидкостей и тел в них погруженных, кинематики, где исследуется движение жидкостей вне связи с определяющими’ движение взаи­

мой жидкости. При движении несжимаемой жидкости рассматри­ ваемый объем может деформироваться, но не может изменить ве­ личины, т. е. плотность жидкости остается неизменной. Механичес­ кое движение несжимаемой жидкости не сопровождается термоди­

намическими .процессами сжатия или расширения. В 'современной технике широко используются гидравлические системы. Для авиа­

щественном изменении их плотности. Основная особенность газо­ динамического процесса — неразрывная связь одновременно проте­ кающих механического процесса движения газа (главным образом его ускорения или торможения) и термодинамического процесса его расширения или сжатия. Поэтому для анализа и расчета газо­ динамических процессов используются законы механики и термо­ динамики и изменение параметров состояния газа ,может изобра­ жаться в pv, Ts, is координатах. Последнее помогает глубже усво­ ить их физическую сущность и упрощает расчеты. Несмотря н? общность основных физических законов, которым подчиняется дви­ жение любых жидкостей, процессы движения сжимаемой жидко­ сти сложнее процессов движения несжимаемой и отличаются от них не только качественно, но часто и количественно. Например, при течении несжимаемой жидкости по расширяющемуся каналу скорость ее движения всегда уменьшается. При течении газа по расширяющемуся каналу, в зависимости от условий, скорость мо­ жет и уменьшаться и увеличиваться и не изменяться. Как показы­ вают теория и опыт, плотность существенно изменяется при движе­ нии газа с большими скоростями — большими 30 ...40% от скорос­ ти распространения звука в этом газе, а также при подводе к газу или отводе от него тепла и механической работы.

Следовательно, газовая динамика это наука о законах движения газа с большими скоростями, а при энергетическом обмене с внеш­ ней средой — как при движении \с большими, так \и с малыми ско­ ростями.

Значение гидрогазодинамики для инженеров-теплотехников обусловлено тем, что все процессы течения газа в лопаточных ма­ шинах, реактивных двигателях и других теплосиловых и испыта­ тельных установках суть газодинамические. Газовая динамика учит управлять этими процессами и рассчитывать их. Только после газодинамического расчета, в котором определяются основные раз­ меры двигателя и параметры газового потока, могут быть выпол­ нены расчеты охлаждения и на прочность.

На рис. 0.1 даны схема турбореактивного двигателя с форсаж­ ной камерой сгорания (ТРДФ), графики изменения параметров газового потока вдоль его тракта и идеального цикла ТРДФ в ко­ ординатах pv и is. Движение обращено: двигатель остановлен и на него направлен поток со -скоростью полета Wn. При этом изменение параметров воздушного потока по тракту и силовое взаимодейст­ вие двигателя и потока не меняются, что устанавливается принци­

тей, .вытекающих3из отаерет^йТппостоаИЮтечения стрУй жидкос‘ твердыми стенками и чаппли*™ В простран'ство, не ограниченное

состояния Наппил on .иQят енн?е жидкостью того же агрегатного

бин исследование течения в каналах между лопатками относится

НОИ.

Каждая из (Перечисленных задач может быть прямой или обрат­ ной. Если заданы невозмущенный поток, форма, размеры и поло­ жение обтекаемых тел, а требуется определить поля параметров жидкости (0,1), то задача называется прямой. Если заданы поля параметров (0.1), а требуется определить параметры невозмущен­ ного потока и характеристики твердых тел, обеспечивающих полу­ чение заданных полей, то задача называется обратной.

Прикладная гидрогазодинамика имеет простую логически .строй­ ную структуру. Анализ всех течений и решение всех задач бази­ руется всего лишь на следующих четырех основных законах физи­ ки и шести основных уравнениях, выражающих в математической форме все те же четыре основных закона.

” Н После твердого усвоения в,их основных врнндипо. весь оетально» «„тернал может быть освоен без особого труда.