Механика жидкости и газа Лойцянский Л.Г. (1014098), страница 9
Текст из файла (страница 9)
А. Чаплыгина „О газовых струях", написанная им в 1901 г. и представленная к защите на соискание ученой степени доктора в 1902 г, Прошло почти пятьдесят лет со дня появления диссертации С. А. Чаплыгина, но и сейчас мы продолжаем быть свидетелями все возрастающего интереса к этой работе со стороны советских н зарубежных ученых, соввамвнный этАп Развития 11ричина этого заключается в гом, что применение изложенного вра о' рабоке метода годографа скоростей выходит далеко за рамки той срази авнительно узкой цели обобщения теории струйного обтекания тел Кнрхгоффа — Жуковского на случай сжимаемого газа, которую поставил перед собой С.
А. Чаплыгин. Метод этот получил дальнейшее развитие в известных исследованиях акад. С. А. Христиановича, относящихся к определению влияния сжимаемосги гааа на обтекание крылового профиля при больших докритических скоросгях потока В области теории дозвуковых течений серьезные достижения принадлежат М. В. Келдыгпу и Ф.
И. Франклю„давшим в 1934 г. строгую постановку вопроса об обтекании крыла сжимаемым газом и обобщившим на этот случай теорему Жуковского, Н. А. Слезкину, в 1995 г. показавшему применение метода Чаплыгина к расчету бесциркуляциониого обтекания крыла.
Академик А. И. Некрасов предложил в 1946 г. новый метод непо9редственного интегрирования уравнений газовой динамики, превосходящий по эффективности старый метод Янзена — Релея. Велики заслуги советской науки в области теории сверхзвуковых н смешанных течений. С. А. Христианович в 1941 г. дал общий анализ сверхзвуковых течений вблизи линий перехода дозвукового течения в сверхзвуковое и предложил систематическую классификацию этих течений. Идеи С. А. Хрнстиановича послужили основой к плодотворным нзыскашим в том же направлении его учеников А. А.
Никольского и Г. И. Таганова. С. А. Христизнович создал в 1947 г. новый метод приблюкенного расчета сверхзвуковых течений, являющийся дальнейшим развитием его метода расчета дозвуковых потоков. С. А. Христиановичу принадлежит также методика построения „безударного" сопла Лаваля, метод расчета сверхзвуковых эжекторов и много других важных теоретических и практических результатов.
ГРафические методы (метод характеристик) расчета сверхзвуковых плоских и осесимметричных обтеканий тел обязаны своим развитием главным образом усилиям двух советских ученых — И. А. Кнбеля н Ф. И. Франкля. Им, а также В. В. Татаренчику, удалось построить Ряд точных решений уравнений газодинамики. Ф. И. Франкль добился значительных реаультатов в постановке и разрешении „смепшнной" задачи газодинамики о гааовом потоке с до- и сверх~~уковыми областями. Теория стационарного и нестационарного движения крыла в сверхзвуковом потоке достигла своего расцвета в исследованиях группы советских ученых: Л. А.
Галина, М. И. Гуре- А.. Красилыциковой, С. В. Фальковича, Ф. И. Франкля и Й. Хаскинда„ более Вместе с газовой динамикой болыпих скоростей развивалась и олее старинная ее отрасль — динамика сжимаемого газа при малых скоростях, служащая основой динамической метеорологии. Общеп зная~ шм основоположником ° й области газовой динамики ввгдсиия 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 иссаедования учеников А. А. Фридмана: акад. Н. Е.
Кочина и чл.-корр. И. А. Кибела. Из наиболее вюкных работ в области, смежной между гидро- динамикой и гидравликой, отметим прежде всего фундаментальные исследования акад. С. А. Христиановича по теории длинных волн з каналах. Эти исследования, огносюциеся к периоду 1933 — 1936 гг., послужили основой создания целого ряда прикладных методов расчета, сыгравших большую роль в практике строительства гидросооружений. Теория фнльтрационного движения грунтовых вод и близкая к этой проблеме теория подземного движения нефти далеко продвинулись вперед в работах советских ученых. Пользуясь мечодом комплексного переменного, еще в 1922 г.
использованиям акад. Н. Н. Павловским, большое число конкретных практических задач решили Б. Ь. Девисон, П. Я. Кочина н др. Академик Л. С. Лейбепзон создал теорию двюкения газов в пористых средах и разрешил ряд других вопросоз, связанных с теорией и практикой нефтедобычи. Теория движения вязкой жидкости за последние пятьдесят ле~ стала разрабатываться главным образоы в направлении изучения движения жидкости в тонком „пограничном" слое, образующемся вблизи поверхности тела при практически интересных скоростях н разчерач тел.
Повидимому, Рэнкин первый ввел понятие о пограничном слое. В своей записке, относящейся к 1864 г., Рзнкин в следующих словах выражает происхождение сопротивления трения: „Это сопротивление представляег сочетание прямых и косвенных действий прнлипания частиц воды к поверхности корабля, которую они обтекают; прилипание вместе с взаимной вязкостью частиц и производит бесчисленное мном~ество мелких водоворотов в слое воды„непосредственно прилегающем к бортам судна".
Первое систематическое руководство по вопросу о сопротивлении н~ндкостей относится к 1880 г. и принадлежит нашему гениальному соотечественнику Д. И. Менделееву. В втой, уже ранее упоминавшейся монографии мы находим отчетливое разграничение трения жидкости о гладкие н шероховатые стенки. Говоря о сопротивлении трения гладких поверхностей, Д. И. Мецделеев отмечает основную роль „прилипшего" к твердому телу слоя жидкости, который „движется и увлекает соседние". совнььп:нный эглп ьазаигня „Сопрогнвление же неровностей (пгероховатосгей1), — нише ! и И. Менделеев,— того же рода, как и сопротивление нормально движущ вижущейся пластинки". Эти взгляды Менделеева вполне совпадают с современными воззрениями в теории сопротивлений. Особенно следует отметить критический анализ Менделеева резульгагов экспериментальных определений сопротивлений жцхкости с точки зрения точности измерений — вопрос, в котором Менделеев, основоположник метрологии, был непревзойденным специалистом.
1лубоко анализируя и критикуя „фрикционную" теорию сопротивления н, в частности, теорию Рэнкина, Д. И. Менделеев с предельной ясностью усганавливает энергетическую сторону явления, отсугсгвующую в весьма схематической и формальной теории Рэнкина. Н. Е. Жуковский в докладе, сделанном 23 декабря 1907 г. па Первом Менделеевском съезде, высоко опенил монографиюМенделеева, назвав ее „капитальной монографией по сопротивлению жидкостей, которая и теперь может служить основным руководством для лиц, занимающихся кораблестроением, воздухоплаванием илн баллистикой".
Н. Е. Жуковский в 1890 г. в своей работе „О форме судов" дает первый пример учета влияния формы тела на сопротивление тренин, а в своих более поздних лекцияк отмечает основные свойства пограничного слоя. Однако ии Жуковский, ни его ближайшие ученики не занялись разработкой приближенных уравнений движения жидкости в пограничном слое, установленных Л. Прандтлем только в 1904 г. Не следует забывать, что еще в недалеком про!илом шла дискуссия по вопросу о том, равняется лн нулю скорость реальной жидкости на поверхности обтекаемого ею тела илн нет. Жуковский н Прандтль первые решительно встали на точку зрения прилипания жидкости к стенке; правильность этого воззрения, лежащего в основе теории пограничного слоя, в дальнейшем была подтверждена многочисленными опытамн.
Работы советских ученых в области теории ламинарного и турбулентного пограничного слоя, а также по общей теории турбуленгности представляют исключительный интерес; Работы Л. Е. Калихмана, Л. Г. Лойцянского, А. П. Мельниковз и К. К. Федяевского по плоскому и пространственному, ламинарному н турбулентному пограничному сло!о в неся!нмаемой жидкости, относящиеся к периоду 1980 †19 гг., замечательные исследования А. А. Лородиицына 1989 — 1940 гг. по теории пограничного слоя в сжимаемом газе, практические методы расчета турбулентных струй, указанные Г. Н. Абра"!овичем, н другие результаты советских ученых оставили далеко позади зарубежные исследования в этой области. Все практические Рас~еты пограничного слоя, необходимые для определенна профильного ого сопротивления крыла и фюзеляжа самолета, сопротивления кори са Уса корабля, потерь энер.
в лопастных аппаратах турбомашь а такж вед з"же Расчеты рааличных струйных механизмов (эжекторов и др.) еду!ся у нас в Союзе по методам, принадлежащим советским ученым, 38 вввдвннв Современная теория гурбулеитного движения и ее многочисленные применения в гидравлике труб н каналов, динамической метеорологии, теории вавешивания н осаждения наносов, горения и перемешнвания топлива з струях и во многих других практических вопросах техники составили предмег глубоких изысканий советских ученых. Останавливаясь лишь на главнейших припннпиальных достижениях, заметим, что после классических работ Рейнольдса наиболее важную роль сыграли замечательные исследования А.
А. Фридмана и Л. В. Келлера, выдвинувших в 1924 г. новый статистический метод научения турбулентного потока. Идеи А. А. Фридмана и Л, В. Келлера послужили фундаментом для ряда теоретических исследований акад. А. Н. Колмогорова, Л. Г. Лойцянского, М. Д, Миллионщикова, А. М.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
