Физическая энциклопедия - гидроаэромеханика

(от греч. hydor вода, aer воздух и механика), раздел механики, посвящённый изучению равновесия и движения жидких и газообразных сред и их вз-ствия между собой и обтекаемыми ими тв. телами. Развитие Г. протекало в тесной связи с запросами практики мореплавания и военного дела. Ещё в 3 в.

до н. э. были открыты законы гидростатики, послужившие основой теории равновесия жидкости и плавания тел. Законы сопротивления, определявшие силы, действующие на тело при его движении в жидкости (в т. ч. из-за вязкости) и впервые теоретически сформулированные И. Ньютоном (1687), открыли путь для создания теор. гидродинамики. Ур-ния движения идеальной жидкости (Эйлера уравнения гидродинамики) позволяют решить мн.

задачи Г. аналитич. методами и в ряде случаев дают правильное представление об общей картине движения жидкостей и газов. Но движение реальных сплошных сред, обладающих вязкостью и теплопроводностью, подчиняется более сложным Навье Стокса уравнениям, решение к-рых в общем виде представляет большие трудности. Поэтому главную роль при получении практич.

результатов продолжает играть предложенная нем. учёным Л. Прандтлем теория пограничного слоя, согласно к-рой всё действие вязкости и теплопроводности сказывается лишь в тонком слое жидкости или газа, примыкающем к обтекаемой поверхности. Вне этого слоя течение описывается ур-ниями идеальной жидкости, а внутри него ур-ниями Навье Стокса, преобразующимися в более простые ур-ния, поддающиеся аналитич. или численному решению. Такой приём разделения течения па невязкую и вязкую части применим и к изучению движения сжимаемых сплошных сред (газов), легко изменяющих свой объём, а следовательно и плотность, под действием сил давления или при изменении темп-ры (в отличие от несжимаемых жидкостей).

Раздел Г., в к-ром изучается движение сжимаемых сплошных сред, наз. газовой динамикой. Создание воздушно-реактивных двигателей, ракетных двигателей на жидком и твёрдом топливе, наступление эры косм. полётов, увеличение скоростей атомных подводных лодок, появление мировой службы погоды с использованием ИСЗ и др. элементы техн.

и науч. прогресса 20 в. подняли значение Г. Совр. Г.разветвлённая наука, состоящая из мн. разделов и тесно связанная с др. науками, прежде всего с физикой, математикой и химией. Движение несжимаемых жидкостей изучается в гидродинамике, а газов и их смесей, в т. ч. воздуха,в газовой динамике и аэродинамике. Разделами Г. явл. теория фильтрации и теория волн.

движения жидкости. Техн. приложения Г. изучаются в гидравлике и прикладной газовой динамике, а приложения законов Г. к изучению климата и погоды исследуются в динамич. метеорологии. Методами Г. решаются самые разнообразные техн. задачи во мн. областях науки и техники: в авиации, артиллерии и ракетостроении, кораблестроении и энергомашиностроении, при добыче нефти и газа и строительстве нефтеи газопроводов, при создании хим.

аппаратов и в металлургии, при изучении биол. процессов (дыхание, кровообращение), в гидротехн. строительстве, в теории горения, в метеорологии и гляциологии, в исследованиях загрязнения окружающей среды и т. д. Первая осн. задача Г.определение сил, действующих на движущиеся в жидкости или газе тв. тела и их элементы, и определение наивыгоднейшей формы тел.

Знание этих сил даёт возможность найти потребную мощность двигателей, приводящих тело в движение, и законы движения тел. Вторая осн. задача профилирование (определение наивыгоднейшей формы) проточных каналов разл. газовых и жидкостных машин: реактивных двигателей самолётов и ракет, газовых, водяных и паровых турбин электростанций, центробежных и осевых компрессоров и насосов и др.

Третья задача состоит в определении параметров газа или жидкости вблизи поверхности тв. тел для учёта силового, теплового и физ.-хим. воздействия на них со стороны потока газа или жидкости. Эта задача относится как к обтеканию тел жидкостью или газом, так и к течению жидкостей и газов внутри каналов разной формы. Четвёртой задачей явл.

исследование движения воздуха в атмосфере и воды в морях и океанах, к-рое производится в геофизике (метеорология, физика моря) с помощью методов и ур-ний Г. К ней примыкают задачи о распространении взрывных и ударных волн и струй реактивных двигателей в воздухе и воде. Решение практич. задач Г. в разл. отраслях техники производится как эксперим. методами, базирующимися на подобия теории, так и расчётно-теор. методами. Совр. техника приходит к таким областям параметров невозможно создать условия для полного эксперим. исследования течения на моделях. Тогда в эксперименте производится частичное моделирование, т.

е. исследуются отдельные физ. явления в движущемся газе или жидкости, имеющие место в действительном течении, определяется физ. модель течения и находятся необходимые эксперим. зависимости между характерными физ. параметрами. Теор. методы, основанные на точных или приближённых ур-ниях, описывающих течение, позволяют объединить, используя данные эксперимента, все существенные физ.

явления, имеющие место в движущемся газе или жидкости, и найти параметры течения с учётом всех этих явлений для данной конкретной задачи. Теор. методы стали значительно эффективней с появлением быстродействующих ЭВМ. Применение ЭВМ для решения задач Г. изменило и методы их решения. При использовании ЭВМ решение производится часто прямым интегрированием исходной системы ур-ний, описывающей движение жидкости или газа и все физ.

процессы, сопровождающие это движение. .