В идеальной несжимаемой жидкости вихреобразование и образование ударных волн невозможно, поэтому, теоретически, не возникает и аэродинамическое сопротивление (парадокс д΄ Аламбера – Эйлера).

Аэростатика - раздел гидроаэромеханики, изучающий условия равновесия газов и действие неподвижных газов на погруженные в них твердые тела. Основными задачами аэростатики являются: исследование зависимости давления в атмосфере от высоты; исследование поддерживающей силы, которая действует на плавающие в воздухе тела.

Аэроупругость – раздел прикладной механики, в котором изучается взаимодействие упругой системы с потоком газа. Явления аэроупругости встречаются во многих областях техники, в строительном деле при изучении ветровых воздействий на мосты и высотные сооружения, в судостроении и энергомашиностроении. Особенно важное значение исследования аэроупругости приобретают в авиации и ракетной технике.

Б

Барометрическая формула — зависимость давления или плотностигаза от высотыв поле силы тяжести. В случае, если температуравоздуха зависит от высоты –, барометрическая формула принимает вид

где – давление у поверхности Земли (, – температура, – ускорение силы тяжести, – газовая постоянная.

Для идеального газа, находящегося в изотермическом равновесии (имеющего постоянную температуру T) и находящегося в однородном поле тяжести (во всех точках его объёма ускорение свободного падения g одинаково), барометрическая формула имеет следующий вид:

Из барометрической формулы следует, что концентрация молекул n (или плотность газа) убывает с высотой по тому же закону:

,

где n  и n₀ – концентрация молекул газа соответственно на высотах h и h=0.

Баротропные процессы – процессы изменения состояния жидкости (газа), в которых плотность зависит только от давления, т.е.К баротропным процессам относятся течение несжимаемой жидкости (изотермическийи адиабатныйпроцессы, где– показатель адиабаты.

Бернулли уравнение – см. Уравнение Бернулли.

Био – Савара закон – см. Закон Био – Савара.

Бойля-Мариотта закон – один из основных газовых законов, описывает изотермические процессы в газе. Согласно закону Бойля-Мариотта при постоянной температуре T объем данной массы газа V обратно пропорционален его давлению P: PV=const. Установлен в 1662 г. Р.Бойлем, в 1676 г. сформулирован также Э.Мариоттом. Строго выполняется только для идеальных газов.

Больцмана постоянная (k) ─ одна из фундаментальных физических констант, равная отношению универсальной газовой постоянной R к постоянной Авогадро N_А. Больцмана постоянная k = 1,380662·10 ^-23 Дж/К.

Больцмана распределение – описывает равновесное распределение молекул идеального газа во внешнем потенциальном силовом поле: n = n₀exp(-W/kT), где n₀ – концентрация молекул там, где потенциальная энергия принимается равной нулю; n – концентрация там, где потенциальная энергия равна W; T – температура; k = 1,38·10^-23 Дж/K – постоянная Больцмана. Если газ находится в гравитационном поле, W=m₀gh, где m₀ ─ масса молекулы газа, g ─ ускорение свободного падения, h ─ высота.

Броуновское движение – беспорядочное движение малых частиц, взвешенных в жидкости или газе, происходящее под действием ударов молекул окружающей среды. Причины броуновского движения – тепловое движение молекул среды и отсутствие точной компенсации ударов, испытываемых частицей со стороны окружающих её молекул, т.е. броуновское движение обусловлено флуктуациями давления.

В

Вакуум (от лат.Vacuum – пустота) - состояние газа при давлении ниже атмосферного. Физической характеристикой вакуума является соотношение между длиной свободного пробега молекул газа и характерным размером сосуда, в котором находится газ. В зависимости от соотношения между длиной свободного пробега атомов или молекул и линейным размером сосударазличают высокий (/>>1), средний (/≈1), и низкий (/<<1) вакуум. В низком вакууме преобладают столкновения молекул друг с другом, в высоком преобладают столкновения молекул со стенками сосуда. Сверхвысоким вакуумом называется область давленийp<10^-8 мм ртутного столба.

Вакуумметр – прибор для измерения давлений газов ниже атмосферного.

Ван-дер-Ваальса уравнение – уравнение состояния реального газа. Для произвольной массы газа m уравнение Ван-дер-Ваальса имеет вид: где - число молей газа, – объем, - температура, – универсальная газовая постоянная, и – постоянные для каждого газа величины, определяемые опытным путем.

Вейсбаха формула – см. Формула Вейсбаха.

Вентури трубка – см. Трубка Вентури (Расходомер Вентури).

Вечный двигатель [лат. perpetuum mobile] второго рода – воображаемое периодически действующее устройство, превращающее в полезную работу все количество теплоты, полученное от нагревателя, без каких-либо иных изменений в окружающей среде (без передачи некоторого количества теплоты холодильнику). Утверждение о невозможности вечного двигателя второго рода – одна из возможных формулировок второго начала термодинамики.

Вечный двигатель первого рода – воображаемое устройство, которое может совершать работу неограниченное время, не заимствуя энергии извне; создающее энергию из ничего. Невозможность такого двигателя вытекает из первого начала термодинамики (закона сохранения энергии).

Вискозиметр – прибор для определения вязкости жидкостей и газов.

Вихревое движение – движение жидкости или газа, при котором их частицы перемещаются не только поступательно, но и вращаются вокруг некоторой мгновенной оси. При вихревом движении rot ≠ 0 в данной области течения жидкости.

Мгновенная скорость вращения элементарных объемов (мера завихренности) гдеc – скорость жидкой частицы.

Векторное поле ротора скорости (вихря) характеризуется следующими геометрическими образами: вихревая линия и вихревая трубка

Справедливы следующие теоремы о вихрях:

Теорема Гельмгольца: Поток вектора ротора скорости через любое сечение вихревой трубки в данный момент времени одинаков вдоль всей трубки:

Поток вектора вихря является величиной, характерной для вихревой трубки. Его называют интенсивностью J вихревой трубки: J =

Теорема Стокса: Интенсивность вихревой трубки равна циркуляции вектора скорости по замкнутому контуру, расположенному на поверхности трубки и один раз ее опоясывающему:

J=

За редким исключением, движение жидкости или газа почти всегда бывает вихревым. Так, вихревым является ламинарное течение в круглой трубе, когда скорость распределяется по параболическому закону, течение в пограничном слое при плавном обтекании тела и в следе за плохо обтекаемым телом. Вихревой характер носит любое турбулентное течение. Если обтекание тела происходит при больших числах Re, завихренность порождается в пограничном слое, а затем сносится в основной поток, где формируются отчетливо видимые вихри, некоторое время эволюционирующие и сохраняющие свою индивидуальность. Например, за плохообтекаемым телом образуется регулярная вихревая дорожка Кармана. Вихреобразование в следе за плохообтекаемым телом определяет основную часть лобового сопротивления тела, а образование вихрей у концов крыльев летательных аппаратов вызывает дополнительное индуктивное сопротивление.

Вихревая линия – линия, касательная к которой в каждой точке в данный момент времени направлена по вектору ротора скорости, т.е. ||, где- элемент вихревой линии. Принимая во внимание, что=получаем уравнение вихревой линии:

где - проекции вектора угловой скорости на оси координат. При установившемся движении вихревые линии в различные моменты времени совпадают друг с другом.

Вихревая трубка – совокупность вихревых линий, проходящих через замкнутую кривую, не являющуюся вихревой линией.

Внутреннее трение – см. Вязкость.

Внутренняя энергия тела – энергия физической системы, зависящая от её внутреннего состояния. Внутренняя энергия включает энергию хаотического (теплового) движения всех микрочастиц системы (молекул, атомов, ионов и т.д.) и энергию взаимодействия этих частиц. Кинетическая энергия движения системы как целого и ее потенциальная энергия во внешних силовых полях во внутреннюю энергию не входят. Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы, т.е. или , где ─ давление, ─ объём, ─ температура. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры: где число степеней свободы молекулы газа, - масса газа, ─ масса моля газа, ─ универсальная газовая постоянная, ─ удельная теплоёмкость газа при постоянном объёме. Согласно первому началу термодинамики изменение внутренней энергии системы , где ─ количество теплоты, сообщаемое системе, ─ работа, совершаемая системой. Согласно второму началу термодинамики, – энтропия. Тогда . Внутренняя энергия как функция энтропии и объёмаявляется одним из, так как определяет все термодинамические свойства системы.

Волновая поверхность – геометрическое место точек среды, в которых в рассматриваемый момент времени фаза волны имеет одно и то же значение. Различным значениям фазы соответствует семейство волновых поверхностей.

Волновое сопротивление – аэродинамическое сопротивление, возникающее, когда скорость газа относительно тела превышает скорость распространения в газе слабых (звуковых) возмущений (при сверхзвуковом течении). Волновое сопротивление – результат затраты энергии на образование ударных волн. Диссипация энергии в ударной волне происходит вследствие проявления свойств вязкости и теплопроводности в тонком слое ударной волны, где имеются большие градиенты скорости и температуры. Волновое сопротивление в несколько раз превышает сопротивление, связанное с трением и образованием вихрей, зависит от формы тела, угла атаки и числа Маха.

Волновое уравнение – линейное однородное уравнение в частных производных гиперболического типа, описывает распространение волн в среде, имеет вид:

где ─ время, ─ пространственные декартовы координаты, ─ функция, характеризующая возмущение среды в точке с координатами в момент времени ─ фазовая скорость распространения волны.

Волновой кризис – изменение характера обтекания летательного аппарата воздушным потоком при приближении скорости полета к скорости звука, сопровождающееся, как правило, ухудшением аэродинамических характеристик аппарата – ростом лобового сопротивления, снижением подъемной силы, появлением вибраций и пр.

Волновой фронт – геометрическое место точек среды, до которых доходят колебания в данный момент времени; поверхность, на всех точках которой волна имеет в данный момент времени одинаковую фазу. Распространение волны происходит по нормали к волновому фронту и может рассматриваться как движение волнового фронта. Волновой фронт является границей между возмущённой и невозмущённой областями среды.

Волны – процесс распространения колебаний некоторой совокупности физических величин в сплошной среде, периодический во времени и пространстве. Процесс распространения волн описывается волновым уравнением.