Механика жидкости и газа - Лойцянский Л.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Графические методы (метод характеристик) расчета сверхзвуковых плоских и осесимметричных обтеканий тел обязаны своим развитием главным образом усилиям двух советских ученых — И. А. Ки-беля и Ф. И. Франкля. Им, а также В. В. Татаренчику, удалось построить ряд точных решений уравнений газодинамики. Ф. И. Франкль добился значительных результатов в постановке и разрешении „смешанной* задачи газодинамики о газовом потоке с до- и сверхзвуковыми областями. Теория стационарного и нестационарного движения крыла в сверхзвуковом потоке достигла своего расцвета в исследованиях группы советских ученых: Л. А. Галина, М. И. Гуре-вича, Е. А. , Красильщиковой, С. В. Фальковича, Ф. И. Франкля и М. Д. Хаскинда.
Вместе с газовой динамикой больших скоростей развивалась и более старинная ее отрасль — динамика сжимаемого газа при малых скоростях, служащая основой динамической метеорологии. Общепризнанным основоположником этой области газовой динамики 36
СВЕДЕНИЕ
заслуженно считается безвременно погибший в 1925 г. талантливый советский механик А. А. Фридман. В своей, ставшей классической, диссертации „Опыт гидромеханики сжимаемой жидкости", вышедшей в свет в 1922 г., А. А. Фридман дал исчерпывающее систематическое изложение основных законов движения сжимаемого газа и, в частности, атмосферного воздуха при наличии дневного притока тепла от Солнца и ночного излучения в мировое пространство. Этот, исключительный по капитальности и идейному содержанию труд, стал на много лет источником дальнейшего развития динамики атмосферы. Особого упоминания заслуживают фундаментальные исследования учеников А. А. Фридмана: акад. Н. Е. Кочина и чл.-корр. И. А. Кибеля.
Из наиболее важных работ в области, смежной между гидродинамикой и гидравликой, отметим прежде всего фундаментальные исследования акад. С. А. Христиановича по теории длинных волн в каналах. Эти исследования, относящиеся к периоду 1933—1936 гг., послужили основой создания целого ряда прикладных методов расчета, сыгравших большую роль в практике строительства гидросооружений.
Теория фильтрационного движения грунтовых вод и близкая к этой проблеме теория подземного движения нефти далеко продвинулись вперед в работах советских ученых. Пользуясь методом комплексного переменного, еще в 1922 г. использованным акад. Н. Н. Павловским, большое число конкретных практических задач решили Б. Б. Деви-сон, П. Я. Кочина и др. Академик Л. С. Лейбенлон создал теорию движения газов в пористых средах и разрешил ряд других вопросов, связанных с теорией и практикой нефтедобычи.
Теория движения вязкой жидкости за последние пятьдесят леї стала разрабатываться главным образом в направлении изучения движения жидкости в тонком „пограничном" слое, образующемся вблизи поверхности тела при практически иніересньїх скоростях и размерах тел. Повидимому, Рэнкин первый ввел понятие о пограничном слое. В своей записке, относящейся к 1864 г., Рэнкин в следующих словах выражает происхождение сопротивления трения: „Это сопротивление представляет сочетание прямых и косвенных действий прилипания частиц воды к поверхности корабля, которую они обтекают; прилипание вместе с взаимной вязкостью частиц и производит бесчисленное множество мелких водоворотов в слое воды, непосредственно прилегающем к бортам судна".
Первое систематическое руководство по вопросу о сопротивлении жидкостей относится к 1880 г. и принадлежит нашему гениальному соотечественнику Д. И. Менделееву. В этой, уже ранее упоминавшейся монографии мы находим отчетливое разграничение трения жидкости о гладкие и шероховатые стенки. Говоря о сопротивлении трения гладких поверхностей, Д. И. Менделеев отмечает основную роль „прилипшего" к твердому телу слоя жидкости, который „движется и увлекает соседние". ^ gj СОВРІ.МПШЬІЙ ЭГЛП РАЗВИТИЯ 37
Сопротивление же неровностей (шероховатостей!), — пишет II Й Менделеев, — того же рода, как и сопротивление нормально движущейся пластинки". Эти взгляды Менделеева вполне совпадают с современными воззрениями в теории сопротивлений.
Особенно следует отметить критический анализ Менделеева результатов экспериментальных определений сопротивлений жидкости с точки зрения точности измерений — вопрос, в котором Менделеев, основоположник метрологии, был непревзойденным специалистом.
Глубоко анализируя и критикуя „фрикционную" теорию сопротивления и, в частности, теорию Рэнкина, Д. И. Менделеев с предельной ясностью устанавливает энергетическую сторону явления, отсутствующую в весьма схематической и формальной теории Рэнкина.
Н. Ё. Жуковский в докладе, сделанном 23 декабря 1907 г. на Первом Менделеевском съезде, высоко оценил монографию Менделеева, назвав ее „капитальной монографией по сопротивлению жидкостей, которая и теперь может служить ^основным руководством для лиц, занимающихся кораблестроением, воздухоплаванием или баллистикой".
Н. Е. Жуковский в 1890 г. в своей работе „О форме судов" дает первый пример учета влияния формы тела на сопротивление трения, а в своих более поздних лекциях отмечает основные свойства пограничного слоя. Однако ни Жуковский, ни его ближайшие ученики не занялись разработкой приближенных уравнений движения жидкости в пограничном слое, установленных Jl. Прандтлем только в 1904 г.
