Прикладная гидрогазодинамика Сергель О.С. (1014106)
Текст из файла
Донушено Министерством высшего н среднего специального обрааоиаиия СССР и качестве учебника для студентов авиационных сиецнальиостей высших учебных зааедевий ББК 22.253.3 С32 УДК 532. 013 Сергель О, С. СЗ2 Прикладная гидрогазодинамнка: Учебник для авиационных вузов. — М.: Машиностроение, 1981.— 3?4 с., ил. В иере ! р. 29 к, 3 ! 808-! 89 ,С !89-8! 1708040000 088(0!)-8! © Издательство «Мавгикостроеиие», ! 98! г. ПРЕДИСЛОВИЕ В книге с общих позиций фундаментальных законов физики излагаются основы гндрогазодинамики. Материал, приводимый,в учебнике, соответствует программе курса «Прикладная гидрогазодинами~каз для студентов факультетов двигателей летательных аппаратов авиационных вузов и может быть использован студентами н инженерами других энергетических специальностей. Этот материал базируется иа предшествующих курсах математики, физики, механики и термодинамики н является фундаментом последующих курсов, таких как тепло- передача, лопаточные машины, реактивные двигатели, регулирование и испытание реактивных двигателей.
Автор уделил большое внимание выявлению физического смысла рассматриваемых явлений н уравнений, нх описывающих, Краткость изложения достигнута за счет широкого использования газодинамических функций при выводе формул и решенно задач. Для лучшего усвоения курса в текст включены задачи, которые необходимо решать при работе иад курсом. Это поможет ие только закрепить, но и расширить получаемые знания.
Предлагаемый учебник возник на основе учебного пособия автора [23~ и учета замечаний о его содержании и форме. Автор выражает глубокую благодарность рецензентам профессорам Виноградову' Б. С., Дубиискому М. Г. и доценту Панченко В. И., а также академику Люлька А. М., профессорам Абрамовичу Г. Н., Борисенко А.
Й., Гахуну Г. Г., Овсянникову Б. В., Степчкову А. А., доценту Сухареву А. Д. и другим товарищам за ценные замечания и помощь на различных зтапах работы нак. книгой. ВВЕДЕНИЕ Прикладная гидрогазодинамика — наука, изучающая законы движения жидкостей при их взаимодействии с твердыми телами и между самимн жидюстямн при скоростях:существенно меньших скорости света, т. е.
когда справедливы законы классической механики Ньютона и отсутствуют релятивистские эффекты. Жидкостями называются субстанции, обладающие легкоаодеижносгью нли текучестью, т, е, непрерывно и сколь угодно сильно деформирующиеся под действием сколь угодно малого срезывающего напряжения. Легкоподвнжностью в равной степени обладают капельные жидкости и газы. Поэтому и те и другяе называются одинаково — жидкость, Легкоподвнжность обеспечивает использование жидкостей в технике в качестве рабочих тел различных тепловых и гидравлических двигателей, агрегатов, систем охлаждения и смазки, плавание кораблей н полеты летательных аппаратов.
С другой стороны, легкоподвнжность и некоторые другие свойства настолько существенно усложняют процессы движения жидкостей по сравнению с движением твердых тел, что для их изучсння необходима специальная наука — механика жидкости. Механика жидкости бурно развивается н объединяет много различных направлений, обусловленных конкретными свойствами отдельных классов жидкостей н условиями протекания процессов нх движения. Прикладная гидрогазодинамнка, .в которой принимается ряд упрощенных моделей жидкостей н их движений, позволяющих получить результаты, удовлетворяющие по точности практику, является лишь ветвью механики жидкости. Курс состоит нз гидросгагики, в которой изучается равновесие жидкостей и тел в них погруженных, кинематики, где исследуется движение жидкостей вне связи с определяющими движение взаимодействиями, и динамики, изучающей движение жидкостей ари их взаимодействии с твердыми теламн и с жидкостями.
Динамика имеет два раздела: !. Гиллер один а мика — изучает законы д|вижения несжимаемой жидкости. При движении несжимаемой жидкости рассматриваемый объем может деформироваться, но не может изменить величины, т. е. плотность жидкости остается неизменной. Механическое движение несжимаемой жидкости не сопровождается термоди- намическимн процессами сжатия или расширения.
В современной технике широко используются гидравлические системы. Для авиационной техники это системы топливные, смазки, управления, охлаждения, Кроме того, в ряде случаев движение газа можно рассматривать как движение несжимаемой жидкости. 2. Газовая ди,нам нка — изучает движение газов при существенном изменении их плотности. Основная особенность газодннамического процесса — неразрывная связь одновременно протекающих механического процесса движения газа (главиым образом его ускорения или торможения) и термоди~намического процесса его расширения или сжатия.
Поэтому для анализа и расчета газодинамических процессов используются законы механики н термодинамики и изменение параметров состояния газа .может изображаться в ре, Гэ, (э координатах. Последнее помогает глубже усвоить их физическую сущность и упрощает расчеты, Несмотря иг общность основных физических законов, которым подчиняется движение любых жидкостей, процессы движения сжимаемой жидкости сложнее процессов движения несжимаемой и отличаются от иих не только качественно, но часто и количественно. Например, при течении несжимаемой жидкости по расширяющемуся каналу скорость ее движения всегда уменьшается. При течении газа цо расширяющемуся каналу, в зависимости от условий, скорость может и уменьшаться н увеличиваться,и не изменяться.
Как показывают теория и опыт, плотность существенно изменяется при движении газа с большими скоростями — ббльшимн 30...40ем от скорости распространения звука в этом газе, а также при подводе к газу нли отводе от него тепла н механической работы, Следовательно, газовая динамика это наука о законах движения еаза с большими скоростями, а нри энергетическом обмене с внешней средой — как нри двиэкении е большими, так и р малыми скоростями.
Значение гид~рогазодинамики для инженеров-теплотехников обусловлено тем, что все процессы течения газа в лопаточвых машинах, реактивных двигателях и других теплосиловых и испытательных установках суть газодинамическне. Газовая динамика учит управлять этими процессами и рассчитывать их. Только после газодинамического (эасчета, в котором определяются основные размеры двигателя и параметры газового потока, могут быть выполнены расчеты охлаждения и на прочность. На рис. 0.! даны схема турбореактивного двигателя с форсажной камерой сгорания (ТРДФ), графики изменения параметров газового потока вдоль его тракта и .идеального цикла ТРДФ в координатах ро н уэ.
Движение обращено: двигатель остановлен и на него направлен поток со скоростью полета )Ра. При этом изменение параметров воздушного потока по тракту н силовое взаимодействие двигателя и потока не меняются, что устанавливается принципом относительности движения.. Обращение движения (поток— двигатель) производится для того, чтобы вместо неустановившегося движеяия рассматривать установившееся. Рве. О.!. Гааодинамичеснис процессы в тРЛср Я ете Задача 0.1. Рассмотрите характер изменения скорости ))т и плотности о газоаого потока на выделснных участках тракта ТРДФ и докажите, что на иих происходят газодинамические процессы, Например, процесс на участке ах †(вход в компрессор — выход из компрессора) представляет сочетание механического процесса торможения ()ри< Ю'вв) и термодинамического процесса адиабатиога сжатия газа (йн>ов,) за счет подвода к газу механической работы в компрессоре и изменения площади канала, т.
е, является газодинамическим. г гз агг г 1 ра ~ и ги Рв Гв на Общая постановка задач в ирнкладной гидрогазодииамике Дано; 1. Область течения жидкости и ее свойства. 2. Твердые тела, обтекаемые жидкостью, или канал, по которому она течет, и энергетическое воздействие на жидкость. 3. Значение параметров жидкости на границе области в начальный момент времени (о. 0 п р ед ел и т ь пространственно-временные поля всех параметров текущей жидкости, т. е. скорости, плотности, давления и температуры: и=-и(х, у, я, )); а=о(х, у, и, ~); и=и(х, у, е, г); о=о(х, у, з, г'); р=р(х, у, з, т); 7'= 7 (х, у, я, 1), (О.
1) где и, о, а — проекции вектора скорости жидкости %' на оси х, у, л произвольно выбранной системы координат; р, р, Т вЂ плотнос„ давление и температура жидкости. Решение поставленной задачи позволяет определить силовое и тепловое взаимодействие между потоком жидкости и твердыми телами, спроектировать и рассчитать работоспособную конструкцию двигателя, агрегата или летательного аппарата. Н зависимости ат заданных условий течения н определяемых параметров в гидрогазодинамике различают следующие группы задач.
Внутренние задачи — посвящены исследованию течений жидко. сти в различных каналах (см. рнс. 0.1). Ослозлое грзззснзс прикладной гохрогззоллозмико Основной Еззнсесзлй ззлол 1. Ззкан сахрзнення мэсси 2. Закан сахранення нмвульсв (Второй ззкан Ньютоне а двнжсннн) 3. Закон сахрзпення н презрев(синя энергии 4. Второй заков тсрмадннзмякн !.
Урззненне нерззрывнастя течения 2. 3, 4, Уравнение количества двнжсння в проекциях нз асн координат .г, м х 5. Урзвнепне энергнн 6. Уравнение нэменення знтрапнн газа В абнгем случке этн жесть урзвненнй являются независимыми. В частных случаях все анн астзютсн спрзвсдлявыня, на некатарые могут быть ззвяснминв. Нзпрнмср, прн тсчсннн нссжнмаемай жндкастн (р=сапэ!) пенэвестных остается пять я уравнения количества двнжепяя я эпергнн стзпазнтся эзвкснмимя (см.
и. 4.6), В дапапнсннс к перечне.генным фупдяментзльним прннцяпям в кпздяэе яспальзуютск нспамагзтедьние законы н уравнения, апнсынякнпне конкретные свойства изучаемых жндкастей: уравнение састаянкн сазерн!сената газа, эзканы Ныатанз а трении в жвдкастях, Фурье — а теплаправаднастн, Фнкз — а дяффузнн н т. и, После твердого усвоения этик основных прннцнпаз явсь астздьнай мзтерязл мажет быть освоен беэ особого труда. Внешние задачи — рассматривают внешнее обтекание твердых тел, например, летательного аппарата в полете нли его модели в аэродинамической трубе. Струйные задачи — посвящены изучению течения струй жидкостей,,вытекающих нз отверстий в пространство, не ограниченное твердыми стенками и заполненное жидкостью того же агрегатного состояния.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
