Часть 1 (Г.Н. Абрамович - Прикладная газовая динамика), страница 2

298 ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЯТОМУ ИЗДАНИЮ В пятое издание книги внесены некоторые изменения, относящиеся к главам 1, 11, Ч1, ЧП1 п Х, посвященным гидравлике, основным уравнениям гидрогазодинамнки, теории пограничного слоя, соплам и днффузорам, крылу и решеткам лопаток; заново написана мною глава Ч11 (кроме т 6) о турбулентных струях, добавлена глава Х1Ч о численных методах расчета газовых течений, составленная В, В.

Дугановым (з 2, 4, 5, 6) и В, Д. Захаровым (з 1, 3), и дополнена В. В. Дугановым глава 1Ч (з 7— 9) некоторыми сведениями по теории сверхзвуковых течений. В связи с появлением учебников по теории лопаточных машин, включающих сведения о расчете решеток крыловых профилей, соответствующая глава предлагаемой книги (гл. Х) сокращена. Главы 1 — 111, Ч, 1Х, Х1 — Х111 перенесены из четвертого издания. Поправки к главе Ч1 внес автор атой главы Н. М. Белянин. Главы 'Ч111, Х, взятые из предыдущего издания, исправлены мною. Пятое издание книги состоит нз двух частей (часть 1— главы 1 — 1Х, часть 2 — главы Х вЂ” Х1Ч), отвечающих двум семестрам прн чтении курса прикладной газовой динамики. Большую помощь в подготовке к печати пятого издания оказал В. Д. Захаров.

Полезные замечания прн чтении рукописи сделал рецензент книги А. Н. Крайко. Всем упомянутым товарищам автор выражает свою признательность. Г. Н, Абрамович ПРЕДИСЛОВИЕ К ЧЕТВЕРТОМУ ИЗДАНИЮ В четвертое издание книги, внесены небольшие исправления и добавления, относящиеся главным образом к главам, посвящепным теории пограничного слоя, течениям газа в соплах и днффузорах, теории газовых эжекторов, газодпнамике крыла и решетки крыльев и магнитной гндрогазодинампке.

В этом издании используется система единиц СИ вместо применявшейся в предыдущих изданиях технической системы единиц. ПРЕДИСЛОВИЕ К ТРЕТЬЕМУ ИЗДЛНИЮ Поправки к главам У1, 1Х, Х вносили авторы этих глав Н. М. Белянин, А. Я. Черкез и С. И. Гинзбург. При подготовке к печати рукописи четвертого издания автору оказали большуго практическую помощь В.

Д. Захаров и Д. С. Ковнер. Всем указанным товарищам по работе автор выражает свою признательность. Г. Н. Абрамович ПРЕДИСЛОВИЕ К ТРЕТЬЕМУ ИЗДАНИЮ В книге излагаются основы газовой динамики в применении к теории реактивных двигателей и других машин и аппаратов. Третье издание книги существенно переработано и дополнено. Современные методы расчета реактивных двигателей, лопаточных машин, эжекторов, аэродинамических труб и испытательных стендов основываются по преимуществу на одномерных представлениях гндрогазодинамики, поэтому одномерным течениям в книге отведено значительное место.

Вместе с тем многие вопросы, например определение сопротивления трения п полей скорости и температуры, построение картины течения в камере сгорания, эжекторе и сверхзвуковом диффузоре, выяснение силового и теплового воздействия выхлопной струи реактивного двигателя на органы управления и другие части летательного аппарата, а также на стенки испытательного стенда и т.

и., не могут быть разрешены без привлечения дифференциальных уравнений гидрога~зодинамики или уравнений пограничного слоя. В связи с этим в книге значительное внимание уделено основам гпдродинамики, теории пограничного слоя и теории струй. За 15 лет, прошедших со времени выхода в свет предыдущего издания, приобрели большое значение летательные аппараты с реактивными двигателями, новых типов, обеспечивающими полет с большой сверхзвуковой (гиперзвуковой) скоростью, выход в космическое пространство и возвращение в плотные слои атмосферы. Это привело к быстрому развитию разделов газовой динамики, в которых изучаются течения разреженного газа, гиперзвуковые течения и движения жидкости и газа в электромагнитных полях; в настоящем третьем издании книги изложены основы также и этих разделов современной газодинамики. Ряд важных вопросов (теория сверхзвуковых сопел, диффузоров, эжекторов и решеток крыльев, использование газодинамических функций п др.) в новом издании излагается более обстоятельно, чем прежде.

Появление специальных учебников и ПРЕДИСЛОВИЕ К ТРЕТЬЕМУ ИЗДАНИЮ монографий по теории лопаточных машин и теории реактивных двигателей позволило исключить из книги эти разделы. Книга составлена как учебник для моторных факультетов авиационных институтов по программе, утвержденной Министерством высшего и среднего специального образования СССР, и может рассматриваться как учебное пособие также для машиностроптельных и энергетических институтов. Автор стремился достигнуть возможно большей наглядности и доступности изложения и в освещении каждого вопроса искал наиболее простых средств.

Поэтому некоторые задачи рассмотрены дважды: сначала в упрощенной постановке, а затем более глубоко в специальных разделах книги. Для того чтобы сделать книгу доступной инженерам и студентам, не изучавшим кинетическую теорию газов и электродинамику, даны краткие сведения из этих разделов физики. Несколько разделов этой книги написали: Н. М.

Белянин (гл. т'1), А. Я. Черкез (з 6 — 8 гл. У, т 6 гл. У11 и гл. 1Х), С. И. Гинзбург (гл. Х). Автор выражает глубокую благодарность С. О. Апельбауму, А. И. Бунимовичу, А. Б. Ватажину, А. С. Гпневскому, А. Л. Гонору, И. П. Смирновой и А'. А. Степчкову за ценные замечания, сделанные ими прп просмотре отдельных глав книги. Г. Н. Абрамович Глава 1 УРАВНЕНИЯ ГАЗОВОЙ ДИНАМИКИ ДЛЯ ЕДИНИЧНОЙ СТРУЙКИ з 1.

Уравнения неразрывности Рвс. 1З. Элементарная струйка ') Прн яеуставовяешемся движении линии тока определяются иначе в не совпадают с траекторяямн частиц. Основные уравнения гааовой динамики мы введем для элементарной (едпннчной) струйки газа, поперечные размеры которой настолько малы, что в каждом ее сечении можно считать постоянными все основные параметры потока: скорость, давление, температуру н плотность газа. Именно в таком виде уравнения газовой динамики применяются обычно в теории реактивных двигателей.

В тех случаях, когда в пределах поперечного сечения рабочей струп параметры потока меняются (например, неодинаковы значения скорости или температуры), вводится представление о сред- 1 ннх по сечению зяаченпях этих величин, и тогда прп помощи соответствующих, 2 в болыпинстве случаев незначительных, поправок удается использовать все уравнения, полученные для элементарной струйки. Метод элементарной струйки лежит в основе гидравлики, поэтому газовую динамику элементарной (еднничной) струйки иногда называют «газовой гидравликой».

Чтобы получить уравнение неразрыв- / ности, рассмотрим стационарное (установившееся) движение элементарной струйки газа (рис. 1.1). Прн стационарном движении в любой точке пространства сохраняются неизменными по времени скорость движенпя н состояние газа или жидкости (плотность, давление, температура). Траектории частиц при таком движении называются линиями тока'). Боковая поверхность струйки, носящая название поверхности тона, является для жидкости (газа) непроницаемой (векторы скорости течения касательны к ней); образующие поверхности тока являются линиями тока.

Рассмотрим некоторый участок струйки между двумя нормальными к поверхности тока сечениями 1 и 2; заметим, что 12 Гл. г, уРАВнения ГА30ВОЙ дие1Аыики для стРуики в соответствии с указанным на рис. 2.2 направлением движения в объеме 1 — 2 приток газа осуществляется только через поперечное сечение 1, а расход газа — только через сечение 2.

За бесконечно малый промежуток времени дт выделенная часть струйки переместится в новое положение 1' — 2'. Перемещение состоит в том, что за время Ыт заштрихованный объем 1' — 2' вместит газ, вытесненный из области 1 — 1', а известное количество газа за то же время вытечет из этого объема и заполнит область 2 — 2'.

Приток газа в объем 1' — 2 составляет дС1 = р1Р1 1В1 (кг], ($) где р1 — плотность газа в поперечном сечении 1, Г1 — площадь поперечного сечения 1. Расстояние'1111 между сечениями 1 и 1' равно произведению скорости движения на элементарный промежуток времени: Ж1 = ИР1 11Т, где и11 — скорость в сечения 1, откуда ИС1 = р1В11121 дт. Расход газа пз объема 1' — 2 равен, очевидно, 1И2 = р21Р2Р2 1(т.

При установившемся режиме п отсутствин разрывов сплошности в движущейся среде приток газа должен равняться расходу: 11С! = 11С2 = 1)С. Отсюда после соответствующей подстановки получаем уравнение неразрывности — закон сохранения массы — для единичной струйки газа при установившемся течении р1н 1р 1 = рэв 272. В случае несжимаемой жидкости, т. е. Нри р =сопз1, уравненпе (2) принимает более простую форму: Н11Р'1 = П12Г"2, (3) поторая применима к газовым течениям в тех случаях, когда изменениями плотности газа можно пренебречь.