Механика жидкости и газа - Лойцянский Л.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Восьмая глава посвящена выяснению влияния вязкости жидкости и газа на взаимодействие их с движущимся твердым телом. Эта глава, содержащая также изложение основ учения о пограничном слое, является введением в теорию профильного сопротивления и подъемной силы крыла.
Заключительная, девятая, глава курса содержит самые необходимые сведения о турбулентном движении жидкости сквозь гладкие и шероховатые трубы и полуэмпирическую теорию турбулентного пограничного слоя, позволяющую решить вопрос о разыскании профильного сопротивления отдельного профиля и профиля в решетке. Глава заканчивается изложением близких к теории пограничного слоя вопросов турбулентного движения в струях и следе за телом, а также затухания возмущений в однородном изотропном турбулентном потоке.
С чувством законной гордости можем мы, советские механики, выпускать курсы, почти целиком посвященные изложению замечательных достижений наших знаменитых ученых, основоположников современной гидроаэродинамики. Цель помещенного во введении исторического 12
ПРЕДИСЛОВИЕ
очерка заключается в том, чтобы показать, как на протяжении двух веков, благодаря работам создателя гидродинамики, петербургского академика Леонарда Эйлера и замечательным исследованиям основоположника аэродинамики, по словам В. И. Ленина, „отца русской авиации" Н. Е. Жуковского, его гениального соратника С. А. Чаплыгина и славной плеяды их последователей—советских ученых, наша страна заняла ведущее место в развитии современной гидроаэродинамики.
Автор выражает надежду, что его курс окажется полезным для лиц, занимающихся техническими приложениями механики жидкости и газа, а также сможет послужить введением для изучения специальных разделов гидроаэродинамики, которые не нашли себе освещения в настоящем курсе.
Ленинград, 29 апреля 1950 г. ВВЕДЕНИЕ
§ 1. Предмет механики жидкости и газа. Основные свойства „ макромодели* жидкости и газа: сплошность и подвижность
Успех научного исследования во многом зависит от удачного выделения главной части явления и умелого отвлечения от деталей, быть может и важных самих по себе, но с точки зрения целей данного исследования играющих второстепенную роль. Так, инженер, изучающий движение некоторого механизма, будет сначала рассматривать отдельные звенья этого механизма как „абсолютно твердые" тела, определит кинематическую картину движения механизма и действие сил в нем, после этого, желая рассчитать механизм на прочность, откажется от „абсолютной твердости" звеньев, учтет их упругость, а при некоторых условиях, и пластичность. При этих расчетах ему придется воспользоваться существующими схемами упругого и пластичного тела, основанными на рассмотрении реальных твердых тел как сплошных, непрерывных образований, подчиняющихся законам теории упругости или пластичности. Основные элементарные законы „макромеханики" твердого тела, принимаемые в классической теории как некоторые фундаментальные допущения, могут быть с тем или другим приближением выведены из законов „микромеханики" атомов.
В задачи механики твердого тела или системы твердых тел не входит изучение внутренней микроструктуры тела; объектом исследования являются лишь „внешние" движения, которые определяются изменением взаимного расположения „макротел" или их деформациями.
Механика жидкости и газа, так же как и механика твердого тела, является разделом общей механики, изучающим „макродвижения" жидких и газообразных сред и их взаимодействие с твердыми телами. Оставляя з стороне вопрос о „микроструктуре" реальной жидкости или газа, т. е. о том хаотическом тепловом движении дискретных молекул, которое на самом деле происходит и служит предметом изучения кинетической теории жидкости и газа, „макромеханика" жидкости и газа использует в качестве основных своих допущений закономерности, выведенные из статистических соображений кинетической теории, а также некоторые опытные факты. 14
ВВЕДЕНИЕ
С точки зрения „макромеханики" жидкость и газ, так же, как И твердое тело, представляют собою некоторые сплошные среди с непрерывным, как' правило, распределением в них основных физических величин.1 Наряду с понятием отдельной частицы жидкой или газообразной среды, представляющим своеобразный аналог „материальной точки" общей механики, в механике жидкости или газа могут рассма-іриваться также совокупности этих частиц: „жидкие линии", „жидкие поверхности" и „жидкие объемы". Следует особо пояснить понятие „элементарного объема".
Под бесконечно малым, или элементарным, объемом жидкости или газа следует понимать объем, ничтожно малый по сравнению с размерами русла, в котором течет жидкость, или с размером обтекаемых ею тел, но вместе с тем достаточно большой по сравнению с длиной свободного пробега молекулы и содержащий настолько большое число молекул, что к ним можно применять статистическое осреднение, связанное с понятием „сплошности" среды. В ряде случаев (тонкие пленки, области скачкообразного изменения кинематических и динамических характеристик потока) приходится иметь дело со столь малыми областями, что уже принципиально недопустимо применять обычные законы механики сплошной среды; в этих случаях необходимо обращаться непосредственно к кинетической теории жидкости и газа.
