ГАЗОВАЯ ДИНАМИКА
раздел гидроаэромеханики,
Свойство сжимаемости состоит в способности
Теоретич. основу Г. д. составляет применение
Фундаментальную роль в формировании
Как самостоят, раздел гидроаэромеханики
Задачи Г. д. при проектировании разнообразных
Для развития совр. Г. д. характерно
Мн. задачи, поставленные совр. техникой
Законами Г. д. широко пользуются во
Газодинамич. исследования ведутся в
Лит.: Основы газовой динамики,
С. Л. Вишневецкий.
А
Б
В
Г
Д
Е
Ё
Ж
З
И
Й
К
Л
М
Н
О
П
Р
С
Т
У
Ф
Х
Ц
Ч
Ш
Щ
Ъ
Ы
Ь
Э
Ю
Я
в к-ром изучается движение сжимаемых газообразных и жидких сред и их взаимодействие
с твёрдыми телами. Как часть физики, Г. д. связана с термодинамикой и
акустикой.
вещества изменять свой первоначальный объём под действием перепада давления
или при изменении темп-ры. Поэтому сжимаемость становится существенной лишь
при больших скоростях движения среды, соизмеримых со скоростью распространения
звука в этой среде и превосходящих её, когда в среде возникают большие перепады
давления (см. Бернулли уравнение) и большие градиенты темп-ры. Современная
Г. д. изучает также течения газов при
высоких темп-pax, сопровождающиеся химическими (диссоциация, горение и др. химич.
реакции) и физическими (ионизация, излучение) процессами. Изучение движения
газов при таких условиях, когда газ нельзя считать сплошной средой, а необходимо
рассматривать взаимодействие составляющих его молекул между собой и с твёрдыми
телами, относится к области аэродинамики разреженных газов, основанной
на молекулярно-кинетич. теории газов. Динамика сжимаемого газа при малых скоростях
движения больших возд. масс в атмосфере составляет основу динамической метеорологии.
Г. д. исторически возникла как дальнейшее развитие и обобщение аэродинамики,
поэтому часто говорят о единой науке - аэрогазодинамике.
осн. законов механики и термодинамики к движущемуся объёму сжимаемого газа.
Навье- Стокса уравнения, описывающие движение вязкого сжимаемого газа,
были получены в 1-й пол. 19 в. Нем. учёный Б. Риман (1860), англ.- У. Ранкин
(1870), франц.-А. Гюгоньо (1887) исследовали распространение в газе ударных
волн, к-рые возникают только в сжимаемых средах и движутся со скоростью,
превышающей скорость распространения в них звуковых волн. Риман создал также
основы теории неустановившихся движений газа, т. е. таких движений, когда параметры
газового потока в каждой его точке изменяются с течением времени.
Г. д. как самостоятельной науки сыграла опубл. в 1902 работа С. А. Чаплыгина
"О газовых струях". Развитые в ней методы решения газодинамич. задач
получили впоследствии широкое распространение и обобщение. Плодотворный метод
решения задач Г. д. предложили в 1908 нем. учёные Л. Прандтль и Т. Майер, исследовавшие
частный случай течения газа с непрерывным увеличением скорости. В 1922 в работе
"Опыт гидромеханики сжимаемой жидкости" сов. учёный А. А. Фридман
заложил основы динамич. метеорологии. В 1929 нем. учёными Л. Прандтлем и А.
Бузе-маном был разработан эффективный численно-графич. метод решения широкого
класса газодинамич. задач, распространённый в 1934 сов. учёным Ф. И. Франклем
на более сложные случаи течения газа. Эти методы широко применяются при решении
задач Г. д. с помощью ЭВМ. В 1921 в СССР была создана, а в 1927 оформилась как
научное учреждение газодинамическая лаборатория, деятельность к-рой совместно
с Группой изучения реактивного движения (1932) заложила основы сов. ракетной
техники.
Г. д. существует с 1930, когда рост скоростей в авиации потребовал серьёзного
исследования влияния сжимаемости при изучении движения воздуха. В 1935 в Риме
состоялся 1-й междунар. конгресс по Г. д. Интенсивное развитие Г. д. началось
во время и особенно после окончания 2-й мировой войны 1939-45 в связи с широким
использованием Г. д. в технике: применение реактивной авиации, ракетного оружия,
ракетных и воздушно-реактивных двигателей; полёты самолётов и снарядов со сверхзвуковыми
скоростями; создание атомных бомб, взрыв к-рых
влечёт за собой распространение сильных взрывных и ударных волн. В этот период
Г. д. выдающуюся роль сыграли исследования сов. учёных С. А. Христиановича,
А. А. Дородницына, Л. И. Седова, Г. И. Петрова, Г. Г. Чёрного и др., нем. учёных
Прандтля, Буземана, англ, учёных Дж. Тейлора, Дж. Лайтхилла, амер. учёных Т.
Кармана, А. Ферри, У. Хейса, кит. учёного Цянь Сюэ-сэня, а также учёных др.
стран.
аппаратов, двигателей и газовых машин состоят в определении сил давления и трения,
темп-ры и теплового потока в любой точке поверхности тела или канала, омываемых
газом, в любой момент времени. При исследовании распространения газовых струй,
взрывных и ударных волн, горения и детонации методами Г. д. определяются давление,
темп-pa и др. параметры газа во всей области распространения. Изучение поставленных
техникой сложных задач превратило совр. Г. д. в науку о движении произвольных
смесей газов, к-рые могут содержать также твёрдые и жидкие частицы (напр., выхлопные
газы ракетных двигателей на жидком или твёрдом топливе), причём параметры, характеризующие
состояние этих газов (давление, темп-pa, плотность, электропроводность и др.),
могут изменяться в широких пределах.
неразрывное сочетание теоретич. методов, использования ЭВМ и постановки сложных
аэродинамич. и физич. экспериментов. Теоретич. представления, частично опирающиеся
на экспериментальные данные, позволяют описать с помощью уравнений движение
газовых смесей сложного состава, в т. ч. многофазных смесей при наличии физико-химич.
превращений. Методами прикладной математики разрабатываются эффективные способы
решения этих уравнений на ЭВМ. Наконец, из экспериментальных данных определяются
необходимые значения физич. и химич. характеристик, свойственных изучаемой среде
и рассматриваемым процессам (коэфф. вязкости и теплопроводности, скорости химич.
реакций, времена релаксации и др.).
перед Г. д., пока не могут быть решены расчётно-теоретич. методами, в этих случаях
широко пользуются газодинамич. экспериментами, поставленными на основе подобия
теории и законов гидро-динамич. и аэродинамич. моделирования. Газодинамич.
эксперименты в аэрогазоди-намич. лабораториях проводятся в сверхзвуковых и гиперзвуковых
аэродинамических трубах, на баллистич. установках, в ударных и импульсных
трубах и на др. газодинамич. установках спец. назначения (см. также Аэродинамические
измерения).
внешней и внутр. баллистике, при изучении таких явлений, как взрыв, горение,
детонация, конденсация в движущемся потоке. Прикладная Г. д., в к-рой обычно
применяются упрощённые теоретич. представления об осреднённых по поперечному
сечению параметрах газового потока и основные закономерности движения, найденные
экспериментальным путём, используется при расчёте компрессоров и турбин, сопел
и диффузоров, ракетных двигателей, аэродинамич. труб, эжекторов, газопроводов
и мн. др. технических устройств.
тех же науч. учреждениях, что и исследования по аэродинамике, а результаты их
публикуются в тех же научных журналах и сборниках.
под ред. Г. Эммонса, пер. с англ., М., 1963; Карман Т., Сверхзвуковая аэродинамика.
Принципы и приложения, пер. с англ., М., 1948; Абрамович Г. Н., Прикладная газовая
динамика, 3 изд., М., 1969; Чёрный Г. Г., Течения газа с большой сверхзвуковой
скоростью, М., 1959; Станюкович К. П., Неустановившиеся движения сплошной среды,
М., 1955; Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П., физика ударных волн и высокотемпературных
гидродинамических явлений, М., 1963.