|
Область А., занимающаяся несжимаемой жидкостью, обычно называется гидростатикой.
В покоящейся среде могут возникать только нормальные напряжения, а касательные
напряжения обращаются в нуль, поскольку вектор скорости V = 0. Вследствие этого
нормальное напряжение, приложенное к элементарной площадке, не зависит от
ориентации этой площадки в пространстве. (Этот результат об изотропии
нормальных напряжений в сплошной среде впервые был установлен франц. учёным
Паскалем (В. Pascal) в середине VII в. и известен в физике как закон Паскаля.|
Уравнения равновесия среды получаются из Навье—Стокса уравнений, если в них
положить V = 0:
QF = gradp,
где F — вектор массовых сил, Q — плотность, р — давление. Для однородной
несжимаемой жидкости (Q = const), отсюда следует, что массовые силы должны
обладать потенциалом П (F = gradП). Однако в общем случае сжимаемой жидкости
они могут быть и непотенциальными, и уравнения равновесия среды накладывают
ограничение на поле массовых сил. Это ограничение имеет вид FrotF = 0 и
представляет собой условие существования поверхностей, нормальных к силовым
линиям рассматриваемого поля массовых сил. Потенциальные массовые силы,
наиболее часто встречающиеся в прикладных задачах аэродинамики, удовлетворяют
этому условию автоматически: rotF = -rot*gradП = 0. Уравнения равновесия
замыкаются энергии уравнением и уравнением состояния среды.
На основе уравнений А. для заданного вектора F определяются поля
газодинамических переменных и вычисляются силы, действующие на поверхность
погружённого в среду тела; в частности, главный вектор сил давления Р на
поверхность погружённого тела определяется выражением:
Р = -??gradpd? = ??{{o}}Fd?,
где ? — объем тела. В случае, если массовые силы — гравитационные, вектор Р
равен по модулю весу жидкости в объёме тела и направлен в сторону,
противоположную направлению силы тяжести, вследствие чего силу Р часто называют
выталкивающей силой. Этот результат известен как Архимеда закон. Уравнения А.
используются при решении различных геофизических и астрофизических задач:
определение равновесного состояния атмосферы Земли (см. Барометрическая
формула) и других планет; определение равновесной формы вращающейся жидкости
(применительно к задаче о форме Земли и другие планет) и т. п. На их основе
вычисляются характеристики аэростатов. Аэростаты в зависимости от устройства и
применения могут перемешаться в атмосфере как совместно с воздушной массой, так
и внутри неё. Поэтому в общем случае их перемещение определяется законами как А.
, так и аэродинамики. В связи с этим аэромеханику свободных аэростатов обычно
рассматривают отдельно, и условно её также называют аэростатикой, понимая под
этим механику полета свободного аэростата.
Р. В. Пятышев.
аэротермодинамика — раздел аэродинамики, изучающий гиперзвуковые течения газа,
когда наряду с динамическими эффектами — скоростной напор, напряжение трения
(см. Тензор напряжений) и др. — становятся существенными и термодинамические
(теплопередача, аэродинамическое нагревание). В этих условиях на характеристики
течения большое влияние оказывают реального газа эффекты, неравновесность
течения, а также абляция обтекаемой поверхности, её каталитические и другие
свойства (см. также Неравновесное течение).
аэроупругость, аэромеханика упругого летательного аппарата, — раздел прикладной
механики, в котором рассматривается взаимодействие летательного аппарата как
упругой системы (упругого летательного аппарата) с воздушной средой.
Аэродинамические силы, действующие на летательный аппарат при его движении в
воздухе, вызывают деформации упругой конструкции, приводящие, в свою очередь к
изменению аэродинамических сил. Все явления, рассматриваемые в А., по своему
характеру подразделяются на статические и динамические. К статическим явлениям
относятся те, для которых характерно взаимодействие аэродинамических сил и сил
упругости конструкции: дивергенция несущих поверхностей (крыла, оперения),
реверс органов управления летательного аппарата, влияние упругости конструкции
на перераспределение аэродинамической нагрузки и на статическую устойчивость
летательного аппарата. К динамическим явлениям относятся те, для которых
существенным оказывается взаимодействие аэродинамических инерционных сил и сил
упругости: флаттер, срывной флаттер, бафтинг, трансзвуковые автоколебания
органов управления летательным аппаратом, реакция упругой конструкции на
действие атмосферного возмущения, влияние упругости конструкции на динамическую
устойчивость летательного аппарата; наглядное представление о классификации
явлений А. даёт так называемый треугольник А. (рис. 1). В вершинах треугольника
показаны три вида сил — аэродинамическая А, инерционная И и силы упругости У
конструкции. Сплошные линии обозначают взаимодействие между силами. Внутри
треугольника указаны динамические явления А. (взаимодействуют все три вида сил),
а на стороне треугольника АУ — статические явления А. (взаимодействуют
аэродинамические силы и силы упругости). Учёт дополнительных воздействий на
летательный аппарат приводит к более сложным проблемам. Так, аэродинамическое
нагревание конструкции летательного аппарата влияет на изменение частот, форм и
декрементов колебаний (одно из явлений аэротермоупругости).
Самостоятельный раздел А. представляет раздел, в котором изучаются явления при
сложном взаимодействии упругого летательного аппарата с воздушным потоком и
функционирующей системой автоматического управления (САУ). Иногда эти явления
объединяют под название «аэроавтоупругость». Динамические свойства этого
замкнутого колебательного контура (среда, упругий летательный аппарат, система
автоматического управления) определяются одновременно аэроупругими
|
|