Механика жидкости и газа в аэрокосмической технике: Электронное мультимедийное пособие. Шахов В.Г - 38 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СГАУ | Самара

Составители: 

Рубрика: 

Уравнение (94), называемое уравнением Навье-Стокса, отличается от уравнения Эйлера
(49) наличием члена
V
. При решении задач МЖГ в качестве исходных данных выступает
значение скорости набегающего потока V
∞
и ее направление, а также некоторый размер
обтекаемого тела L, который принимают за характерный. Тогда из соображений размерностей
для рассматриваемой жидкости с известной величиной кинематического коэффициента
вязкости ν
*
может быть образован безразмерный комплекс, например V
∞
L/ ν
*
, который носит
название числа Рейнольдса Re, т. е.
LV
Re
. (95)
Число Рейнольдса характеризует отношение инерционных и вязких сил и играет
большую роль при изучении движений вязких жидкостей и газов. От числа Рейнольдса зависит,
в частности, коэффициент сопротивления различных тел, обтекаемых потоком вязкой жидкости
или газа.
Наблюдения показывают, что для вязкой жидкости возможны две существенно разные
формы движения. Одна из них носит название ламинарной, а другая – турбулентной.
Ламинарный режим характерен для малых скоростей течения, турбулентный – для
сравнительно больших.
Условия, которые управляют переходом течения из одной формы в другую, впервые
были экспериментально установлены О. Рейнольдсом. Это условие можно охарактеризовать
критическим числом Рейнольдса Re
кр
, для подсчета которого используется формула (95), а
характерные значения скорости и линейного размера выбираются исходя из решаемой задачи.
При ламинарном режиме течения каждая частица потока жидкости или газа движется
вдоль плавно изменяющейся траектории, определяемой, в основном, геометрией стенок,
ограничивающих поток. Именно для ламинарного режима течения применим обобщенный
закон Ньютона (93) и уравнения изотермического движения вязкой несжимаемой жидкости
(94).
Турбулентный режим течения характеризуется тем, что мгновенные значения скорости и
давления испытывают случайные пульсации во времени. Наличием пульсаций скорости в
турбулентном потоке обусловлены дополнительные нормальные и касательные напряжения.
Механизм турбулентного течения очень сложен и еще полностью не изучен. Поэтому
расчетные методы турбулентных течений в большей или меньшей мере используют
эмпирическую информацию, полученную в экспериментальных исследованиях.

Страницы