| |
1956.
В. Н. Голубкин.
волновое уравнение — линейное в частных производных второго порядка уравнение с
постоянными коэффициентами, описывающее распространение в среде возмущений с
постоянной скоростью. При выводе В. у. из уравнений газовой динамики
пренебрегают вязкостью и объёмными силами, значения и градиенты средних и
пульсационных скоростей считаются малыми, а средний значения давления и
плотности принимаются не зависящими от времени t. Тогда условия малости
возмущений и отсутствия теплообмена позволяют считать движение безвихревым и
ввести потенциал скорости {{?}}, и В. у. принимает вид: д2{{?}}/дt2-a2{{??}} =
0, где {{?}} — оператор Лапласа (в декартовой системе координат {{?}} =
д2/дx2 + д2/дy2 + д2/дz2), а — скорость распространения возмущения (скорость
звука). Давление p и скорость v распространения возмущений определяются через
{{?}}: p = {{?}}0д{{?}}/дt, v = -grad{{?}}, где {{?}}0 — плотность
невозмущён ной среды. В сферической системе координат В. у. имеет вид:
{{формула}}
В цилиндрической —
{{формула}}
В случае если распространение волны происходит в однородном воздушном потоке,
движущемся со скоростью u0, В. у. принимает вид конвективного В. у.
{{формула}}
где
{{формула}}
С учётом источников, создающих звук, В. у. переходит в неоднородное В. у.
{{формула}}
где F — функция источника, характеризующая его производительность. Правая часть
этого уравнения описывает источники, под действием которых происходит
распространение звука.
В силу линейности В. у. решение его находится в виде суперпозиции простых
гармонических волн, например, в виде плоский волны {{?}} =
A0exp[i({{?}}t{{±}}kx)] или в виде расходящейся сферической волны {{?}} =
{{?}}(t-r/a)/r), где {{?}} — произвольная функция.
Для неоднородного В. у. решение существенно сложнее:
{{формула}}
где V — объём, занимаемый источником. В этом случае необходимо иметь детальную
информацию об источнике звука, что является весьма сложной задачей для
непростых источников (таких, как турбулентные струи, вентилятор, винт).
Например, для решения задачи о шуме струи необходимо знать её турбулентные
характеристики: пульсации скорости, пространственно-временные масштабы
турбулентности и т. п.
А. Г. Мунин.
волновой кризис — возникновение скачков уплотнения (ударных волн) при
трансзвуковом обтекании тела, когда Маха число набегающего потока М{{?}}
превышает критическое число Маха. Начало В. к. связано с образованием местной
зоны сверхзвукового течения, замыкающейся скачками уплотнения. Например, при
обтекании крыла с ростом значения М{{?}} скачки уплотнения, которые
первоначально возникают на верхней поверхности профиля, вместе с границей
сверхзвуковой зоны перемещаются к задней кромке. Затем сверхзвуковая зона
появляется и на нижней поверхности профиля. Развитие её протекает здесь
интенсивнее, чем на верхней поверхности, и, начиная с некоторого числа M{{?}} <
l, замыкающий скачок уплотнения на нижней поверхности обгоняет скачок на
верхней поверхности. С приближением числа М{{?}} к единице сверхзвуковые зоны
захватывают большую часть поверхности профиля.
В. к. сопровождается значительным увеличением лобового сопротивления за счёт
появления волнового сопротивления, обусловленного потерями энергии в скачках
уплотнения. Отмеченное различие в динамике роста сверхзвуковых зон приводит к
резкому изменению продольного момента (смещению фокуса аэродинамического).
В условиях В. к. увеличение сопротивления связано также со срывом потока из-под
скачков уплотнения. Вследствие разных причин срыв может возникать
неодновременно на левой и правой консолях крыла самолёта, что приводит к
появлению момента крена.
С целью затягивания начала В. к. применяются сверхкритические профили с
повышенным значением критического числа Маха. Широко используются для
реодоления В. к. стреловидные крылья, на которых реализуется скольжения принцип.
В. Н. Голубкин.
волнолёт — трёхмерное тело, наветренная сторона которого образована
«отвердевшей» поверхностью тока течения за двумерной (плоской — W на рис. 1. а;
цилиндрической или осесимметричной) ударной волной, проходящей через некоторую
линию ABC, расположенную на этой ударной волне. Линия ABC образует острую
переднюю кромку В. Возмущённое течение у подветренной стороны В. заключено
между нею и ударной волной, при больших сверхзвуковых скоростях полёта главным
образом этому течению обязано возникновение подъёмной силы, чем и объясняется,
название «волнолёт». Подветренная сторона В. может быть образована поверхностью
тока какого-либо другого двумерного течения, проходящей через ту же линию ABC,
благодаря чему образуется объём В. К числу наиболее простых относятся несущие
тела (имеющие подъёмную силу), наветренные стороны которых образованы
поверхностями тона за плоским скачком уплотнения (плоскостями) и за
осесимметричным коническим скачком уплотнения (плоскостями и сегментами конуса,
рис. 1, б); подветренные стороны этих тел образованы плоскостями тока не
|
|