Gasdynamik (eller gasdynamik ) är en sektion av mekanik som studerar rörelselagarna för ett gasformigt medium och dess interaktion med fasta kroppar som rör sig i det. Det finns oftare under namnet aerodynamik (från antikens grekiska ἀηρ - luft och δύναμις - kraft), men inkluderar inte bara aerodynamik, utan även gasdynamik. Det senare uppstod historiskt som en vidareutveckling och generalisering av aerodynamiken, och det är därför man ofta talar om en enda vetenskap - aerogasdynamik. Som en del av fysiken är aerogasdynamik nära besläktad med termodynamik och akustik .
Det formella studiet av aerodynamik i modern mening började på 1700-talet, även om observationer av grundläggande begrepp som aerodynamisk motstånd beskrevs mycket tidigare. Det mesta av den tidiga forskningen inom aerodynamik syftade till att uppnå flygplan, vilket först demonstrerades av Otto Lilienthal 1891 [1] . Sedan dess har användningen av aerodynamik genom matematisk analys, empiriska approximationer, vindtunnelexperiment och datorsimuleringar utgjort en rationell grund för utvecklingen av flygplansflygning och en rad andra teknologier. Det senaste arbetet inom aerodynamik har fokuserat på problem relaterade till komprimerbart flöde, turbulens och gränsskikt.
En gren av hydroaeromekaniken som studerar luftens rörelselagar och de krafter som uppstår på ytan av kroppar i förhållande till vilka den rör sig. Inom aerodynamik anses rörelse vid subsoniska hastigheter, det vill säga under normala förhållanden, upp till 340 m / s (1200 km / h).
Tillämpade problem med aerodynamik:
En speciell sektion av aerodynamik - flygplansaerodynamik - utvecklar metoder för aerodynamisk beräkning och bestämmer de aerodynamiska krafter och moment som verkar på flygplanet som helhet och på dess delar - vinge , flygkropp , fjäderdräkt etc. Flygplanets aerodynamik inkluderar: beräkning av stabilitet, balansering av flygplanet, propellerteori, vingteori. Frågor relaterade till det förändrade icke-stationära rörelsesättet för flygplan beaktas i en speciell sektionsflygdynamik .
Resultaten av aerodynamik finner olika tillämpningar inom flygplanskonstruktion , flygplanskonstruktion , bilindustri och i olika flygplan .
Den store ryske forskaren Nikolai Yegorovich Zjukovsky anses vara grundaren av modern aerodynamik och aerohydrodynamik . [2] År 1902 övervakade han byggandet av en vindtunnel av sugtyp vid Moskvas universitets mekaniska kontor, där en axialfläkt skapade ett luftflöde med en hastighet på upp till 9 m/s. 1904 ledde han det första aerodynamiska institutet i Europa, skapat på bekostnad av D.P. Ryabushinsky i byn Kuchino nära Moskva. Den 15 november 1905 gav Nikolai Yegorovich Zhukovsky en formel för beräkning av lyft, som är grunden för alla aerodynamiska beräkningar av ett flygplan. [3] Från 1918 ledde han TsAGI ( Central Aerohydrodynamic Institute ).
Gasdynamik uppstod som en vidareutveckling av aerodynamiken och handlar om situationer där förhållandena skiljer sig väsentligt från det normala .
Till skillnad från klassisk aerodynamik handlar gasdynamik om problem där en gass kompressibilitet blir en betydande faktor som påverkar dess beteende. Först och främst är detta problem med rörelsen av gasflöden med hastigheter nära eller överstigande ljudhastigheten i en gas, vilket leder till uppkomsten av betydande tryckfall och stötvågor . Ett annat exempel är de processer i gasformiga medier som åtföljer exoterma ( förbränning , explosion ) eller endotermiska ( dissociation ) kemiska reaktioner : i dessa fall, på grund av förändringar i den genomsnittliga molekylvikten för gas- och energifrisättningsprocesserna, är den ideala gasmodellen inte tillämplig.
Framväxten av gasdynamik går tillbaka till mitten och andra hälften av 1800-talet och är förknippad med de grundläggande verken av K. Doppler , G. Riemann , E. Mach , W. J. Rankin och P.-A. Hugonio [4] . Denna sektion av mekanik upplever en snabb utveckling under 1900-talet; bland de många namnen på forskare som har gjort ett betydande bidrag till utvecklingen av gasdynamik bör vi nämna S. A. Chaplygin , J. Taylor , L. I. Sedov , Ya. B. Zeldovich .
| Avsnitt av mekanik | |
|---|---|
| Kontinuummekanik | |
| teorier | |
| tillämpad mekanik | |