Теория пограничного слоя Г. Шлихтинг под ред. Лойцянского Л.Г. (1013691), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В настоящем русском издании учтены все изменения и дополнения, внесенные автором в шестое (американское) издание. Из этих дополнений следует отметить значительную переработку третьей главы, приблизившую изложение к движениям вязкого газа, и некоторое уточнение изложения основ гидродинамической теории смазки в подшипниках. Несколько расширена библиография. Книге несколько вредит незнакомство автора с советскими исследованиями по теории пограничного слоя, причем здесь дело не в приоритетных притязаниях, а просто в вытекающей отсюда некоторой ограниченности изложения.
Переводчик и редактор приняли решение за небольшими исключениями не загромождать книгу примечаниями по этому поводу. Л. Г. Лойцяяский Из предисловия автора к первому изданию (1951 г.) Современная механика жидкости стала развиваться в начале текущего столетия. В отличие от классической гидродинамики прошлого столетия, она быстро достигла очень крупных успехов в теоретическом объяснении явлений, наблюдаемых при течении жидкостей. Особенно большое развитие получили за последние пятьдесят лет три раздела современной механики жидкости: теория пограничного слоя, газовая динамика и теория крыла.
Настоящая книга посвящена теории пограничного слоя — наиболее старому из перечисленных разделов. Начало этой теории положил в $904~ г. Л. Прандтль, указав тогда путь, сделавший доступным теоретическому исследованию течения жидкостей с очень малой вязкостью, из которых наиболее важными в техническом отношении являются вода и воздух; для достижения этого достаточно было учитывать действие вязкости только там, где.
оно проявляется существенным образом, а'именно в тонком «пограничном слое» вблизи стенки, обтекаемой жидкостью. Этот путь позволил дать теоретическое объяснение многим явлениям, ранее остававшимся совершенно непонятными. Прежде всего, идея Л. Прандтля сделала доступными для теоретического исследования вопросы, связанные с сопротивлением, возникающим при обтекании жидкостью твердых тел. Бурно развивавшаяся авиационная техника очень быстро извлекла нз теоретических выводов многое, полезное для себя, и в свою очередь поставила перед новой теорией многочисленные проблемы. В настоящее время для инженера, работающего в области авиации, понятие пограничного слоя стало настолько привычным, что без него он не может болыпе обойтись.
В другие отрасли машиностроения, связанные с проблемами движения жидкостей,— одной из важнейших таких отраслей является турбиностроение — новые идеи внедрялись значительно медленнее, но в настоящее время они усиленным образом используются при конструировании всех гидромашин. Настоящая книга предназначена в первую очередь для инженеров. Как следует из названия книги, на переднем плане всего изложения стоит теоретическое рассмотрение проблемы.
Я попытался дать это теоретическое рассмотрение в форме, легко понятной для инженера. Из весьма обширного экспериментального материала я использовал только некоторые немногочисленные результаты, особенно пригодные для оживления физической наглядности, и, кроме того, такие результаты, которые либо могут служить для проверки теории, либо, как в проблеме турбулентного пограничного слоя, являются фундаментом для построения полуэмпирических теорий. 12 ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ АВТОРА К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ Поступая так, я имел в виду подчеркнуть, что решающие успехи достигаются не путем нагромождения обширного экспериментального материала, а, напротив, некоторыми немногими фундаментальными опытами в сочетании с теоретическими соображениями. Книга разделена на четыре части.
В первой части в двух вводных главах излагаются без применения какого бы то ни было математического аппарата первоначальные сведения нз теории пограничного слоя; остальные главы этой части посвящены математической и физической разработке теории пограничного слоя на основе уравнений Навье — Стокса. Во второй части излагается теория ламинарного пограничного слоя, в том числе и температурного пограничного слоя. В третьей части рассматривается переход течения из ламннарной формы в турбулентную, т. е. возникновение турбулентности. Наконец, четвертая часть посвящена турбулентным пограничным слоям. Теорию ламинарного пограничного слоя в настоящее время можно считать в основном ее содержании законченной: ее физические особенности полностью разъяснены, а расчетные методы разработаны до большого совершенства и во многих случаях доведены до столь простой формы, что полностью доступны инженеру.
Оставшиеся неразрешенными специальные проблемы (например, пограничный слой прн течении сжимаемой жидкости и пограничный слой при наличии отсасывания) носят в основном математический характер. Вопрос о переходе ламинарной формы течения в турбулентную, которым впервые начал заниматься О. Рейнольдс в 1880 г., теперь, после нескольких десятилетий безуспешной работы, нашел удачное объяснение.
Теория устойчивости В. Толмина, подвергавшаяся долгое время возражениям с различных точек зрения, подтверждена теперь в полном своем объеме весьма тщательными опытами Г. Л. Драйдена н его сотрудников. При изложении проблемы турбулентного пограничного слоя я придерживался в основном полуэмпирическнх теорий, свнзанных с представлением о пути перемешявания, введенным Л.
Прандтлем. Хотя, согласно последним исследованиям, эти теории несколько недостаточны, тем не менее пока не предложено взамен их ничего лучшего, что могло бы быть непосредственно использовано инженером. Напротив, полуэмпирические теории дают на многие практические вопросы вполне удовлетворительный ответ. Из предисловия автора к пятому изданию Со времени выхода в свет третьего издания этой книги в 1958 г. область применений теории пограничного слоя вновь сильно расширилась.
Английский перевод этой книги, вышедший в 1960 г., уже значительно отличался от третьего немецкого издания 1958 г. Сейчас, когда последнее немецкое и английское издания, по-видимому, полностью разошлись, я решился на новую глубокую переработку книги. Как и в предыдущих изданиях, я стремился к тому, чтобы из большого количества новой литературы, посвященной пограничному слою, использовать для книги наиболее важные работы, не меняя при этом основной структуры книги. Я надеюсь, что в результате выполненной переработки главная особенность книги — выдвижение на передний план теоретических соображений в форме, доступной для инженера, — сохранилась. Подразделение книги на четыре части (основные законы течения вязкой жидкости, ламинарные пограничные слои, переход ламинарной формы течения в турбулентную, турбулентные течения) оставлено неизменным.
Однако в части «Ламинарные пограничные слои» сделана перестановка глав с целью придать этой части более обозримую структуру. В результате этой перестановки главы об управлении пограничным слоем и о нестационарных пограничных слоях отодвинуты в конец части. В части «Турбулентные течения» добавлена одна новая глава, вследствие чего общее число глав книги возросло до 25. Из сделанных в новом издании дополнений особо отмечу следующие.
В части «Ламинарные пограничные слои» сделаны большие вставки об осесимметричных и трехмерных, а также о нестационарных пограничных слоях. Особенно сильно расширены главы Х11 и Х1П вЂ” о температурных пограничных слоях и ламинарных сжимаемых пограничных слоях. В части «Переход ламинарной формы течения в турбулентную» вновь расширена глава ХУП, посвященная приложениям теории устойчивости. Сведения о влиянии сжимаемости на турбулентные пограничные слои расширены настолько, что оказалось целесообразным выделить их в отдельную главу ХХШ.
Упомяну также о вопросах, которые в книге не рассмотрены. Не включены сведения о влиянии химических реакций, возникающих в пограничных слоях при гиперзвуковых скоростях, на процесс течения в пограничном слое. Мне кажется, что этот вопрос находится пока только в стадии первоначальной разработки. То же самое относится к пограничным слоям при магнитогидродинамических течениях. В новом издании я по-прежнему отказался 14 ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ АВТОРА К ПЯТОМУ ИЗДАНИЮ от включения сведений о статистической теории турбулентности, так как эта теория хорошо изложена в других книгах. Список литературы во многих главах вновь сильно расширен.
Число рисунков увеличено, объем книги значительно возрос. Тем не менее я надеюсь, что первоначальный характер книги остался неизменным и что, несмотря на увеличение объема, целевая установка книги — дать обзор о важном разделе механики жидкости и газа — полностью сохранилась. При составлении рукописи нового издания мне оказали помощь многочисленные коллеги по специальности. Без этой помощи при моей теперешней большой нагрузке я не сумел бы подготовить настоящее издание. К. Герстен весьма существенно переработал и значительно дополнил главу ХП («Температурные пограничные слои при ламинарном течении») и главу Хтг («Нестационарные пограничные слои»).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
