УЧЕБНИКИ НГТУ
А. А. Маслов, С. Г. Миронов
ДИНАМИКА ВЯЗКОГО ГАЗА, ТУРБУЛЕНТНОСТЬ И СТРУИ
Учебное пособие для студентов ФЛА дневной формы обучения
Новосибирск-2005
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
СОДЕРЖАНИЕ……………………………………………………………………2
ПРЕДИСЛОВИЕ…………………………………………………………………..6
ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………..8
1. УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ………………………………………………….9
1.1. Уравнение неразрывности ……………………………………………10
1.2. Уравнения Навье-Стокса ……………………………………………...11
1.3. Уравнение энергии …………………………………………………….15
1.4. Замыкание уравнений движения …………………………………...…19
1.5. Граничные и начальные условия ……………………………………..20
1.6. Безразмерная запись уравнений движения …………………………..21
2. ПРИМЕРЫ ТОЧНОГО РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЙ ДИНАМИКИ ВЯЗКОГОГАЗА ………………………………………………………………24
2.1. Обобщенное течение Куэтта.………………………………………….24
2.2. Течение Куэтта между нагретыми плоскостями …………………….27
2.3. Течение Гагена-Пуазейля.……………………………………………..29
2.4. Несколько замечаний о применимости полученных результатов ….31
3. ПОЛЗУЩИЕ ДВИЖЕНИЯ …………………………………………………..33
3.1. Обтекание шара. Приближение Стокса ………………………………33
3.2. Обтекание шара. Приближение Озеена ………………………………37
3.3. Течение в слое смазки …………………………………………………39
4. ЛАМИНАРНЫЙ ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ ………………………………...43
4.1. Уравнения пограничного слоя ………………………………………..43
4.2. Уравнения Прандтля …………………………………………………..47
4.3. Интегральные характеристики пограничного слоя …………………48
4.4. Отрыв пограничного слоя …………………………………………….50
4.5. Область применимости уравнений пограничного слоя …………….52
5. АВТОМОДЕЛЬНЫЕ РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЙ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ…………………………………………………………………………..55
5.1. Решения Фокнера-Скэн ……………………………………………….55
5.2. Задача Блазиуса ………………………………………………………..57
6. ПРИБЛИЖЕННЫЕ ОДНОПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ…………59
6.1. Интегральное условие импульсов ……………………………………….59
6.2. Метод Кармана-Польгаузена ……………………………………………60
7. СТАЦИОНАРНЫЙ ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ НА ПЛАСТИНЕ В ГАЗОВОМ ПОТОКЕ …………………………………………………………………………..64
7.1. Распределение скорости…………………………………………….……65
7.2. Интеграл Крокко………………………………………………….………66
8. ТРЕХМЕРНЫЕ ПОГРАНИЧНЫЕ СЛОИ…………………………….………70
8.1. Пространственный пограничный слой на скользящем крыле…………70
8.2. Установившиеся осесимметричные пограничные слои………………..73
8.3. Пограничный слой на конусе в продольном сверхзвуковом потоке…..75
8.4. Общий подход к проблеме пространственного пограничного слоя…..76
8.5. Аналогия между теплопередачей и сопротивлением тела……………..79
9. СПУТНОЕ ТЕЧЕНИЕ ЗА ПЛАСТИНОЙ…………………………………….81
10. ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ…………………………85
10.1. Линейная задача устойчивости…………………………………………86
10.2. Метод малых возмущений………………………………………………90
10.3. Приближение параллельного течения………………………………….91
10.4. Уравнение Орра-Зоммерфельда.………………………………………..93
10.5 Задача на собственные значения.………………………………………..93
10.6. Нелинейная теория устойчивости………………………………………96
10.7. Переход ламинарного течения в турбулентное………………………..97
10.8. Влияние сжимаемости на устойчивость……………………..………102
11. МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ………………105
11.1. Пассивное управление пограничным слоем………………………….105
11.2. Активное управление пограничным слоем…………………………..118
12. ТУРБУЛЕНТНЫЕ ТЕЧЕНИЯ………………………………………………124
12.1 Уравнения Рейнольдса………………………………………………….125
12.2. Гипотеза Буссинеска……………………………..……………………126
12.3. “Путь перемешивания” Прандтля…………….………………………127
12.4. Гипотеза подобия Кармана ……………………………………………129
12.5. Одно- и двухпараметрические модели турбулентности…………….132
12.6. Универсальные законы распределения скоростей …………………..135
12.7. Турбулентное течение в трубах ………………………………………138
12.8. Связь между законом сопротивления и распределением скоростей..140
11.9. Универсальные законы распределения скоростей для больших чисел Рейнольдса……………………………………………………………………142
11.10. Универсальный закон сопротивления для гладких труб при больших числах Рейнольдса…………………………………………….…………….143
11.11. Турбулентный пограничный слой на плоской пластине………….144
12. СВОБОДНАЯ ТУРБУЛЕНТНОСТЬ.……………………………………..148
12.1. Развитие во времени слоя раздела…………………………………...149
12.2. Плоский след……………………………………………….………….151
12.3. Спутное течение за решетками из стержней .……………………….152
13. ТЕЧЕНИЕ СТРУЙ…………………………………………………….…….155
13.1. Структура и режимы течения в неизобарических сверхзвуковых струях…………………………………………………………………………155
13.2. Граница слоя смешения дозвуковой струи…………………………..176
14. ШУМ СТРУЙ…………………………………………………….………….178
14.1. Шум турбулентных дозвуковых струй…...………………………….179
14.1.1. Основное уравнение шумообразования…..……….……………179
14.1.2. Излучение звука монополями……………………………………180
14.1.3. Излучение звука диполями…………...…………………………..184
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
