d_o

Притяжение

Сила

Рисунок 0.1-Зависимость силы взаимодействия простых (неионизированных) молекул от расстояния между их центрами

do

Притяжение

Отталкивание

d

1

2

3



По оси абсцисс – объём жидкости, к которому относится измерение;

по оси ординат – измеряемая плотность;  - «локальное» значение.

1 – область влияния молекулярных флуктуаций ; 2 – область «локальных» значений; 3 – область влияния пространственного распределения плотности.

Рисунок 0.2 - Влияние величины объёма на плотность,

измеряемую прибором в этом объёме

1. Предмет и объект газовой динамики

Предметомизучения газовой динамики являются движениягазовв связи с их взаимодействием с другими телами (обычно твердыми телами) и между самими газами при скоростях существенно меньших скорости света, т.е. когда справедливы законы классической механики Ньютона и отсутствуют релятивистские эффекты.

Объектомгазовой динамикиявляется газ, а в более широком обобщенном понятии –жидкость, т.е. легкоподвижная или текучая субстанция способная непрерывно и сколь угодно сильно деформироваться под действием сколь угодно малого касательного напряжения. Кроме того, используемая в газовой динамике модель жидкостиобладает свойством сжимаемости.

Газовая динамика изучает движение газов при существенном изменении их плотности. Основная особенность газодинамических процессов –неразрывная связьодновременно протекающихмеханического процессадвижения газа(главным образом его ускорения или торможения)и термодинамического процесса его сжатия или расширения.

Плотность газа существенно изменяется при движении газа с большими скоростями(как показывают теория и опыт,при числах Маха более 0.3), а также при подводе к газу или отводе от него механической работы или тепла, т.е.при энергетическом обмене с внешней средой.

В учебном курсе по дисциплине «Газовая динамика» традиционно рассматриваются также некоторые вопросы, связанные с движением несжимаемой жидкости (газа) и составляющие основу ставших уже классическими «Аэродинамики», «Гидромеханики» или «Механики жидкости и газа».

2. Обобщенное понятие жидкости

Газовая динамика является одной из ветвей механики жидкости, в ней широко используются многие фундаментальные понятия последней, к числу которых относится и обобщенное понятие жидкости.

Жидкость (модель жидкости)в обобщенном понятии механики жидкости и газа –это абстрактная гипотетически сплошная, легкоподвижная среда, наделяемая дополнительными свойствами, необходимыми для решения той или иной конкретной задачи с приемлемой для практического использования точностью.

Жидкостями называют субстанции, обладающие легкоподвижностьюилитекучестью, т.е. способностью непрерывно и сколь угодно сильно деформироваться под действием сколь угодно малого касательного напряжения. Этим свойством в равной степени обладают и капельные жидкости и газы.

Другим гипотетическим свойством, приписываемым как капельным жидкостям, так и газам (точнее, их моделям) является непрерывность илисплошность. Согласно гипотезе сплошности, при изучении направленного движения и силового взаимодействия жидкости с твердыми телами, жидкость можно рассматривать как сплошную среду -континуум(постулат Даламбера-Эйлера).

В действительности все тела (и газообразные и капельной жидкости) состоят из отдельных частиц, но их столь много в любом существенном для нас объеме, что тело можно приближенно рассматривать как среду, заполняющую пространство непрерывно – сплошным образом. Таким образом, реальные дискретные объекты заменяются упрощенными моделями материального континуума, т.е.абстрактной материальной средой, лишенной молекул и межмолекулярных пространств, масса которой непрерывно распределена по объёму.

В зависимости от того, какими свойствами наделяется жидкость или, наоборот, каких свойств она лишена, принято различать вязкую иидеальнуюжидкости,сжимаемую инесжимаемуюжидкости. Причем, вязкая или идеальная жидкости могут быть как сжимаемыми, так и несжимаемыми. Если вес жидкости не играет существенной роли в рассматриваемом процессе, то можно говорить о моделиневесомойжидкости. В большинстве задач прикладной газовой динамики сегодня используетсямодель вязкой сжимаемой невесомой жидкости.