Физическая энциклопедия - автомодельное течение

(от греч. autos сам и франц. modele образец), течение жидкости (газа), к-рое остаётся механически подобным самому себе при изменении одного или неск. параметров, определяющих это течение. В механически подобных явлениях наряду с пропорциональностью геом. размеров соблюдается пропорциональность механич. величин скоростей, давлений, сил и др.

(см. ПОДОБИЯ ТЕОРИЯ). Условием автомодельности явл. отсутствие в рассматриваемой стационарной или нестационарной задаче характерных линейных размеров. Стационарное А. т. образуется, напр., при обтекании кругового бесконечного конуса сверхзвук. потоком идеального газа, Картина обтекания бесконечного конуса сверхзвук, потоком идеального газа: OS ударная волна; aa, dd линии тока.

а нестационарное А. т.в случае сильного точечного взрыва в среде, давление в к-рой много меньше давления, возникающего при взрыве. При обтекании бесконечного конуса (рис.) нельзя выделить характерный линейный размер. При растяжении или сжатии картины течения относительно вершины конуса О в произвольное число раз она не изменяется: все точки передвигаются вдоль лучей, выходящих из О, и вновь полученная картина течения ничем не отличается от исходной.

Обтекание конуса является А. т. относительно изменения линейных размеров: все безразмерные хар-ки течения, напр. отношения давлений p2/p1 темп-р T2/T1, скоростей v2/v1, для двух произвольных точек 1 и 2 останутся неизменными при изменении линейных размеров путём растяжения или сжатия. Единственной геом. перем. величиной, определяющей параметры течения в любой меридиональной плоскости при заданном угле конуса 2b угле атаки d и Маха числе М набегающего потока, явл.

полярный угол q между нек-рым лучом и направлением скорости потока. К А. т. относятся обтекание сверхзвук, потоком плоского клина, непрерывное расширение газа при обтекании сверхзвук, потоком тупого угла (см. СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ) и ряд др. течений. В этих случаях, как и при обтекании конуса, все параметры газа постоянны на лучах, выходящих из угл.

точки, и изменяются лишь при изменении угл. координаты. Все А. т. характеризуются тем, что их исследование можно свести к задаче с одной независимой переменной. Для нестационарных А. т. жидкостей и газов, когда параметры течения изменяются со временем, состояние течения в нек-рый момент времени t, характеризуемое распределением давлений, скоростей, темп-р в пр-ве, механически подобно состоянию течения при любом другом значении t; примером явл.

распространение плоских, цилиндрич. и сферич. ударных волн в неогранич. пр-ве, когда единственной независимой переменной явл. отношение пространств. координаты (x или r) ко времени t. К А. т. вязкого газа относятся нек-рые течения в пограничном слое и в свободной турбулентной струе, когда профили безразмерной скорости, темп-ры, концентрации изменяются подобным образом при изменении безразмерной геом.

координаты. В широком смысле под автомодельностью течения понимают независимость безразмерных параметров, характеризующих течение, от подобия критериев. Так, коэфф. лобового аэродинамич. сопротивления Cx (см. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ) можно считать автомодельными по числу Маха М и Рейнольдса числу Re, если в нек-ром диапазоне изменения этих критериев Cx от них не зависит.

Автомодельность коэфф. Cx по числам М и Re существует для большинства тел, обтекаемых газом при очень больших значениях М (>8) или Re (>107) см. рис. 1 и 2 в ст. (см. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ). .