1tom - 0305.htm
373
момент, то Г. по внеш. маги, поле ведут себя как пара-машет и ки.
Уч╦т межмолекулярного взаимодействия и внутр. строения молекул необходим при решении мн. проблем, напр. при исследовании влияния верх, разреженных сло╦н атмосферы на движение ракет и спутников Земли^ (см. Газовая динамика],
Свойства Г. элементарных частиц (электронного Г,, фопоплого Г. и др.) изучает квантовая статистик а,
Лит.; Ч е п м D н С., К и у л л н г Т., Математическая теории неоднородных газол, mip. с англ., М., i&iiO; П а к ч е н-к о в Г. М., Лебедев В. П., Химическая кинетика и катализ, 2 изд., М., 1974; Г н р in ф е л ь д е ц Д ж., К « р-т и с с Ч., Б в р д Р., Молекулярная теория гапов и жидкостей пер. с англ,. М., 1961; Кириллин В. А.. С ы ч е и В. В TTitfi V л к " А' Е-> Техническая тертодинамика, 4 изд. М.' м 1спо ^хара Л ' Статисгическал финика, пер. с англ.. \\г * In--?' v-np°T?rjI Pp' (:°БРемеН11ая физика, лер. с англ, м., и/4, Хир К., Статистическая механику, кинетическая теория и стохастические процессы, пор. с англ., М.. 1Э7«; Г о ц-д и с ц Б. Ф., О с ипо в А. И., Шо л « п и н Л. А., Ки~ нетические процессы в газах и молекулярные ла:ифы, М., 1980.
Ю. И. Любитиб.
ГАЗОВАЯ ДИНАМИКА ≈ раздел гидроаэромехапики, в к-ром изучаются движения легкоподвижных сред (газообразных и жидких, а также тв╦рдых ≈ при быстром действии на них очень высоких давлении) с уч╦-том их сжимаемости. К Г. д. в широком смысле следует отнести акустику, динамическую метеорологию, электро- и магнитогазодинамику, динамик!/ разреженных газов, динамику плазмы. В теории разреженных газов it плазмы используется статмстич. описание понедешш совокупности части ц, составляющих среду. В остальных случаях в Г. д, движение рассматривается в рамках модели сплошной среды с использованием средних по малому объему значений массы, импульса и энергии. Г. д.≈ теоретич. основа мн. областей совр. техники. Результаты; Г, д. необходимы при проектировании летат. аппаратов, ракет и их двигателей, при расч╦те турбин и компрессоров, при расч╦те движения артиллерийских снарядов в канале ствола и их траекторий в атмосфере, при расч╦те горения и детонации тошши и взрывчатых веществ, при определении действия взрывных волн па препятствия, при описании высокоскоростного соударения тв╦рдых тел и во мн. др. случаях. Б свою очередь, потребности техники стимулируют быстрое развитие Г. д. и расширение круга рассматриваемых в ней задач. Г. д. оказала значит, влияние на развитие ряда направлений математики ≈ теорию разрывных решений диф-ферепц. ур-ний, теорию ур-ний смешанного типа и др. При небольших скоростях движения газа и при отсутствии мощных тепловых потоков извне или тепловыделения внутри газа изменения темп-ры и давления, а следовательно, и плотности газа невелики даже в том случае, если вся его кинетич. энергия перейд╦т в теплоту в результате диссипативных процессов или будет затрачена на работу сжатия газа. При большой скорости кинетич. энергия газа сравнима с внутр. тепловой анергией или даже велика по сравнению с ней. Поэтому при больших скоростях небольшое относительное изменение скорости может приводить к весьма значит, изменениям давления, темп-ры и плотности. Мощное тепловыделение внутри движущегося газа или приток теплоты извне также могут служить причиной значит, изменения плотности. Т. о., Г. д. изучает течения газа, происходящие при наличии больших разностей давлений и темп-р и при больших скоростях. Необходимость уч╦та сжимаемости, т. е. изменения состояния газа при движении, тесно связывает Г, д, с термодинамикой.
В большинстве задач Г, д. движущейся, средой является воздух. При теоретич. рассмотрении этих задач воздух во мн. случаях можно считать совершенным газом с постоянными тепло╦мкостями. Лишь при низких темп-pax и высоких давлениях благодаря действию межмолекулярных сил возникают заметные отличия воздуха от совершенного газа; при высоких темп-рах и низких давлениях отличия вызываются процессами
диссоциации и ионизации. Дли вшщуха при нормальной плотности диссоциацию можно не учитывать до темп-р -2000 К, а ионизацию до 10 000 К. При темп-pax, больших 500 К, ло меньших, чем те, при к-рых начинается диссоциация, иоадух можно считать совершенным газом с перем, тепло╦мкостью, т. к. вследствие возбуждения колсбат. степеней свободы молекул тепло╦мкость воздуха возрастает.
Особенности течений сжимаемого газа. Важнейшая особенность газодинамич. явлений состоит в нелинейности описывающих их дифферепц. ур-ний, что вызывает значит, трудности теоретич. исследования газодинамич. задач. Важное свойство точений газа состоит и том, что возмущения в газе распространяются с конечной скоростью. Малые возмущения давления распространяются в газе со скоростью звука. Если источник слабого возмущения помещ╦н в равномерный поток воздуха, движущийся со скоростью v меньший, чем скорость
и
Рис. 1. Распространение слабых возмущений; а ≈ в доавуконом потоке, 0 ≈ н сверхзвуковом потоке.
звука а (Маха число Af = Wa<l)t то возмущения распространяются во все стороны и могут достичь любой точки потока. Если скорость потока сверхзвуковая (М>1), то возмущения сносятся вниз по течению и не выходят за пределы конуса возмущений (рис. 1).
Свойства возмущений конечной интенсивности, связанных с повышением и понижением давлении, существенно различаются. Для обычно рассматриваемых сред ≈ т. н. нормальных газов ≈ крутизна кри- с вой, характеризующей распределение давления в волне сжатия в процессе е╦ распространения « по однородному покоящемуся газу, увеличивается, т. к. фазы волны сжатия, где давление выше (и скорость звука боль-
Рис. 2. Распространение возмущений дапленил конечной интенсив паст и в гаяе, связанных: (£ ≈ с повышенном, б ≈ с понижением давления.
О
го
ше), распространяются с большей скоростью (рис. 2, а), Крутизна фронта даже волн малой интенсивности становится настолько большой, что изменение давления и др. величин можно приближенно считать происходящим в бесконечно тонком слое ≈ на поверхности разрыва. Эти поверхности наз. ударными волнами или скачками уплотнения. Скорость распространения скачков уплотнения в газе больше скорости звука и увеличивается с ростом интенсивности скачка. При распространении возмущений конечной интенсивности, связанных с уменьшением давления (рис. 2, б), крутизна возмущения уменьшается, т. к, фазы волны разрежения, где давление меньше, распространяются с меньшей скоростью. Поэтому волна разрежения «растягивается» и изменение давления н др. параметров в ней, __л в отличие от ударной волны, происходит па отрезке 379
")
}
