Kaasudynamiikka (tai kaasudynamiikka ) on mekaniikan osa, joka tutkii kaasumaisen väliaineen liikelakeja ja sen vuorovaikutusta siinä liikkuvien kiinteiden kappaleiden kanssa. Se löytyy useammin nimellä aerodynamiikka ( muinaisesta kreikasta ἀηρ - ilma ja δύναμις - voima), mutta se ei sisällä vain aerodynamiikkaa, vaan myös varsinaista kaasudynamiikkaa. Jälkimmäinen syntyi historiallisesti aerodynamiikan jatkokehityksenä ja yleistyksenä, ja siksi he puhuvat usein yhdestä tieteestä - aerokaasudynamiikasta. Osana fysiikkaa aerokaasudynamiikka liittyy läheisesti termodynamiikkaan ja akustiikkaan .
Aerodynamiikan muodollinen tutkimus nykyisessä mielessä alkoi 1700-luvulla, vaikka peruskäsitteiden, kuten aerodynaamisen vastuksen, havaintoja kuvattiin paljon aikaisemmin. Suurin osa varhaisesta aerodynamiikan tutkimuksesta kohdistui lentokoneen lentojen saavuttamiseen, minkä ensimmäisen kerran osoitti Otto Lilienthal vuonna 1891 [1] . Siitä lähtien aerodynamiikan käyttö matemaattisen analyysin, empiiristen approksimaatioiden, tuulitunnelikokeiden ja tietokonesimulaatioiden avulla on muodostanut järkevän perustan lentokoneiden lentojen ja useiden muiden teknologioiden kehittämiselle. Viimeaikainen aerodynamiikkatyö on keskittynyt puristuvaan virtaukseen, turbulenssiin ja rajakerroksiin liittyviin ongelmiin.
Hydroaeromekaniikan ala, joka tutkii ilman liikkeen lakeja ja voimia, jotka syntyvät niiden kappaleiden pinnalle, joiden suhteen se liikkuu. Aerodynamiikassa huomioidaan liike aliäänenopeuksilla, eli normaaleissa olosuhteissa jopa 340 m / s (1200 km / h).
Sovellettavat aerodynamiikan ongelmat:
Erityinen aerodynamiikan osa - lentokoneen aerodynamiikka - kehittää menetelmiä aerodynaamista laskentaa varten ja määrittää aerodynaamiset voimat ja momentit, jotka vaikuttavat lentokoneeseen kokonaisuutena ja sen osiin - siipi , runko , höyhenpuku jne. Lentokoneen aerodynamiikkaan kuuluvat: vakauden laskeminen, tasapainotus lentokoneesta, potkuriteoriasta, siipien teoriasta. Lentokoneiden muuttuvaan ei-stationaariseen liiketapaan liittyviä kysymyksiä tarkastellaan erityisessä osa- lentodynamiikassa .
Aerodynamiikan tuloksista löytyy monenlaisia sovelluksia lentokoneiden rakentamisessa , lentokoneiden rakentamisessa , autoteollisuudessa ja erilaisissa lentokoneissa .
Suurta venäläistä tiedemiestä Nikolai Jegorovitš Žukovskia pidetään modernin aerodynamiikan ja aerohydrodynamiikan perustajana . [2] Vuonna 1902 hän johti imutyyppisen tuulitunnelin rakentamista Moskovan yliopiston mekaaniseen toimistoon, jossa aksiaalituuletin loi ilmavirran nopeudella jopa 9 m/s. Vuonna 1904 hän johti Euroopan ensimmäistä aerodynaamista instituuttia, joka perustettiin D. P. Ryabushinskyn kustannuksella Kuchinon kylässä Moskovan lähellä. 15. marraskuuta 1905 Nikolai Jegorovitš Zhukovsky antoi kaavan nostovoiman laskemiseksi, joka on kaikkien lentokoneen aerodynaamisten laskelmien perusta. [3] Vuodesta 1918 hän johti TsAGI:ta ( Central Aerohydrodynamic Institute ).
Kaasudynamiikka syntyi aerodynamiikan jatkokehityksenä ja käsittelee tilanteita, joissa olosuhteet poikkeavat merkittävästi normaalista .
Toisin kuin klassinen aerodynamiikka, kaasudynamiikka käsittelee ongelmia, joissa kaasun kokoonpuristuvuus tulee merkittäväksi sen käyttäytymiseen vaikuttavaksi tekijäksi. Ensinnäkin nämä ovat ongelmia kaasuvirtojen liikkeestä, joiden nopeus on lähellä tai ylittää äänen nopeuden kaasussa, mikä johtaa merkittävien paineen laskujen ja shokkiaaltojen esiintymiseen . Toinen esimerkki ovat ne prosessit kaasumaisissa väliaineissa, jotka liittyvät eksotermisiin ( palaminen , räjähdys ) tai endotermisiin ( dissosiaatio ) kemiallisiin reaktioihin : näissä tapauksissa kaasun keskimääräisen molekyylipainon ja energian vapautumisprosessien muutoksista johtuen ihanteellinen kaasumalli ei ole sovellettavissa.
Kaasudynamiikan ilmaantuminen juontaa juurensa 1800-luvun puoliväliin ja toiselle puoliskolle, ja se liittyy K. Dopplerin , G. Riemannin , E. Machin , W. J. Rankinin ja P.-A. Hugonio [4] . Tämä mekaniikan osa kehittyy nopeasti 1900-luvulla; kaasudynamiikan kehittämiseen merkittävästi vaikuttaneiden tutkijoiden monien nimien joukossa on mainittava S. A. Chaplygin , J. Taylor , L. I. Sedov , Ya. B. Zeldovich .
| Mekaniikan osat | |
|---|---|
| Jatkuva mekaniikka | |
| teorioita | |
| sovellettua mekaniikkaa | |