Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » PDF-файлы » R. von Mises - Mathematical theory of compressible fluid flow

R. von Mises - Mathematical theory of compressible fluid flow, страница 3

PDF-файл R. von Mises - Mathematical theory of compressible fluid flow, страница 3 Газовая динамика (53688): Книга - 8 семестрR. von Mises - Mathematical theory of compressible fluid flow: Газовая динамика - PDF, страница 3 (53688) - СтудИзба2019-09-19СтудИзба

Описание файла

PDF-файл из архива "R. von Mises - Mathematical theory of compressible fluid flow", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "газовая динамика" из 8 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст 3 страницы из PDF

W h a t can and must be added to ( I ) and ( I I ) is some assumptionthat specifies the particular type of motion under consideration. This fifthequation will be called the specifying equation. Its general form is(III)F(p, p, q> χ, y, *, t) = o,where it is understood that derivatives of p, p, and q may also enter into F.T h e simplest form of specifying condition results from the assumptionthat the density ρ has a constant value, independent of x, y, z, and t. I t isevident that if ρ is a constant, the number of unknowns reduces to four,and ( I ) and ( I I ) are sufficient.

This is the case of an incompressible fluid.T h e most common form of a specifying equation consists in the assump61.4SPECIFYINGEQUATION7tion that ρ and ρ are variable but connected at all times by a one-to-onerelation of the form(Ilia)F(p,p) = 0.This means that if the pressure is the same at any two points, the densityis also the same at these two points, whether at the same or different mo­ments in time. Examples of such (ρ, p)-relations are(5a)- = constant,Ρ(5b)(5c)— = constant,p"ρ = A - -,ρΒ > 0,7where κ, A, and Β are constants. In the first of the examples (5) pressureand density are proportional; in general, it will be assumed that ρ increasesas ρ increases, and vice versa, so that dp/dp > 0.

If the specifying equationis of the form ( I l i a ) , the fluid is called an elastic fluid, because of the analogyto the case of an elastic solid where the state of stress and the state of straindetermine each other. A large part of the results so far obtained in thetheory of compressible fluids holds for elastic fluids only.T h e special assumption that the specifying equation is of the form ( I l i a )is, however, too narrow to cover, for example, the conditions of the at­mosphere in the large.

I t is well known from thermodynamics that for eachtype of matter a certain relation exists among the three variables, pressure,density, and temperature, the so-called equation of state. Thus the tempera­ture can be computed when ρ and ρ are known. If the atmosphere wereassumed to be elastic, so that a specifying equation of the form ( I l i a ) held,it would then be sufficient to measure ρ in order to know the temperatureas well. This is obviously not the case, so a specifying equation of the form( I l i a ) cannot hold for the atmosphere in general.

[The equation of state isnot a specifying equation, even of the more general type ( I I I ) , since itimplies temperature as a new variable.] In many aerodynamic problems,only comparatively small portions of the atmosphere need be considered,such as the vicinity of the airplane. In such cases, there is no objection inprinciple to the use of a specifying equation of the form ( I l i a ) , if thisbrings the solution of the problem within reach.T h e particular cases corresponding to the examples of (p, p)-relationsgiven in (5) can be interpreted in terms of certain concepts from thermo-8I.INTRODUCTION1F I G . 2.

ρ versus ~ for (1) isothermal and (2) isentropic flow,ρdynamics. For a so-called perfect gas* the equation of state is(6)- =ρVgRT,where Τ is the absolute temperature ( ° F + 459.7) and R is a constant de­pending upon the particular gas. For dry air, if considered as a perfectgas, the value of R can be taken as 53.33 ft/°F. From Eq. (6) it followsthat for a perfect gas the condition (5a) implies a flow at constant tem­perature, or isothermal flow.8The entropy S of a perfect gas is defined by(7)S =gR7 - 1. log — + constant,ypwhere γ is a constant, having the value 1.40 for dry air. Thus the motionof a perfect gas with the condition (5b) as specifying equation and κ = yis isentropic. T h e motion of any fluid having the specifying equation (5b),with κ > 1, will be termed polytropic.If ρ is plotted against 1/p, the specifying equation for an isothermal flowis represented by (1), an equilateral hyperbola (see Fig.

2 ) ; the curve for anisentropic flow is shown as the dotted line ( 2 ) . Whenever the variation of ρand of p is confined to a small range of values, the relevant part of these, (orother)* curves can be approximated by a straight line, giving the third type* A perfect gas is not necessarily inviscid (see [16], p. 83).1.5. A D I A B A T I CFLOW9of specifying condition (5c).

This linearized form of the (p, p)-relation(see Sec. 17.5) often facilitates the solution of a problem. Specifying equa­tions which are not of the form ( I l i a ) will be discussed later (Arts. 2 and 3 ) .In the case of steady flow, which was defined by the added conditiond/dt = 0 for all five dependent variables, it would appear that there aremore differential equations than unknowns. Actually, if t does not occurin the specifying equation, which is true a fortiori when this equation-is ofthe form ( I l i a ) , the system consisting of Eqs. ( I ) , ( I I ) , and ( I I I ) does notinclude t explicitly.

For such a system the assumption d/dt — 0 at t = 0leads to a solution totally independent of t. Thus, the assumption of steadymotion is a boundary condition only, according to the definition at thebeginning of this section. T h e same is true in the case of a plane motion,which is defined by the conditions q = 0 and d/dz = 0 for all other vari­ables, provided ζ does not occur explicitly in the specifying equation.z5. Adiabatic flowIn many cases the specification of the type of flow is given in thermo­dynamic terms.

I t is then necessary, in order to set up the specifyingequation ( I I I ) , to express these thermodynamic variables in terms of themechanical variables. T w o examples have already been mentionedabove. If it is known (or assumed) that the temperature is equal at allpoints and for all values of t, then the equation of state, which is a relationbet\veen T, p, and p, supplies a relation of the form ( I l i a ) , F(p, p) = 0;or, if the condition reads that the entropy has the same value everywhereand for all times, the definition (7) supplies another relation of the type(Ilia).The most common assumption in the study of compressible fluids is thatno heat output or input occurs for any particle.

If this refers to heat trans­fer by radiation and chemical processes only, the flow is called simplyadiabatic. If heat conduction between neighboring particles is also excludedwe speak of strictly adiabatic motion. In order to translate either assumptioninto a specifying equation, the First L a w of Thermodynamics must beused, which gives the relation between heat input and the mechanicalvariables.

If Q' denotes the total heat input from all sources, per unit oftime and mass, the First L a w for an inviscid fluid can be written(8)where c is the specific heat of the fluid at constant' volume, and quantityof heat is measured in mechanical units. T h e first term on the right repre­sents the part of the heat input expended for the increase in temperature;the second term corresponds to the work done by expansion.

Equation (8)v10I.INTRODUCTIONis equivalent to the more familiar equationdQ = c dT+ ρ dv,vwhich is derived from (8) by multiplying by dt and writing υ (specific vol­ume) in place of 1/p.If it is known that a flow is strictly adiabatic, i.e., that the total heatinput from any source (conduction, radiation, etc.) is zero, then Q' has tobe set equal to zero in (8) while Τ may be expressed in terms of ρ and ρ bymeans of the equation of state.

Finally, an expression for c in terms of thevariables T, p, and ρ is needed. For a perfect gas, where the equation ofstate is ( 6 ) , it is generally assumed that c is a constant given byvv(9)cvwhere, for dry air, y =(6) and (9)gR=l'1.4. W e note for further reference that from Eqs.c.r =(9')- J - P1ρ7 -Thus, from ( 6 ) , ( 8 ) , and (9)>0J_gRd_y-lgRdt\p)=v_11 \P dtρ dp\ _ρ dpp dt)p dt2V (\dp1Ρ dpp dt2/1 dp _~ 7 =ΛΛ __ Ί7 — 1 ρ \p dt2dp\ρ dt / 'or(10)ι<y-?'(iog!L)1 ρ dt \pV7 -holds for a perfect inviscid gas. W i t h the assumption that Q' = 0, Eq.

(10)re'duces to the specifying equationholding for strictly adiabatic flow of a perfect inviscid gas.B y means of (6) and ( 7 ) , Eqs. (10) and (11) may be expressed in terms ofthe entropy S, giving(12)Q' = Τ ^,^= 0 when Q' = 0.2.1SOMETRANSFORMATIONS11Thus, S (or p/p ) keeps the same value for each particle at all times whenQ' = 0. Nevertheless, this constant value of S may be different for distinctparticles, so that strictly adiabatic flow need not also be isentropic in thesense of Sec. 4.

Only under the additional assumption that all particleshave a common value for S at some particular time t, does the condition(11) lead to a (p, p)-relation of the form ( 5 b ) . Actual cases of fluid motionwill be met later (Sec. 15.6) in which the specifying equation is exactly E q .(11), while p/p has different values for different particles. T h e specifyingequation (11) is not of type ( I l i a ) ; a perfect inviscid gas in adiabatic flowdoes not necessarily behave like an elastic fluid.y9yArticle 2Energy Equation. Bernoulli Equation1. Some transformationsNewton's equation (1.1), the equation of continuity ( l .

I I ) , and an appropriate form of specifying equation ( l . I I I ) constitute a complete basisfor the theory of inviscid compressible fluid flow. In the present article ascalar equation, known as the energy equation, will be derived from Eqs.(1.1) and ( l . I I ) , independently of Eq. ( l . I I I ) . This equation holds in allcases, regardless of any hypothesis that the fluid is elastic or the flow adiabatic, etc., since these assumptions enter only with Eq. ( l . I I I ) .

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5193
Авторов
на СтудИзбе
434
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее