СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Теоретическая физика ВЫВОД ОСНОВНОГО ЗАКОНА АЭРОДИНАМИКИ.

 

ВЫВОД ОСНОВНОГО ЗАКОНА АЭРОДИНАМИКИ.

 

© Дрюков В.М.

Контакт с автором: v.drukov@mail.ru

http://Drjukow.narod.ru

 

 В физике есть много белых пятен, описания которых нет, и даже не известно, что они существуют. Одно из таких белых пятен – основной закон аэродинамики.

Аэродинамика существует без основного закона почти три столетия. Причина такого положения в аэродинамике непонятна, поскольку есть простой способ вывода основного закона аэродинамики из молекулярно – кинетической теории.

______________________________________________________________

В аэродинамике сейчас много математики (уравнение неразрывности, уравнение Бернулли), но мало физики. Это стало причиной того, что в аэродинамике до сих пор не сформулирован основной закон, который бы связывал все три основные величины, действующие в аэродинамике – общее давление газа , динамическое давление газа (скоростной напор) и статическое давление газа .

Без основного закона аэродинамики возникновение подъёмной силы математически сложно привязать к скорости потока, а физически понять невозможно. В гидродинамике есть уравнение Бернулли (1), которое выводит соотношение двух величин из трёх – динамического давления и статического давления. Однако физический принцип вывода этого уравнения из закона сохранения энергии, а не из молекулярно – кинетической теории, не дал возможности уравнению Бернулли стать основным уравнением аэродинамики по двум причинам:

1. Это уравнение выводилось для идеальной несжимаемой жидкости, поэтому не может быть применено для газа.

2. Это уравнение составлено для двух величин из трёх. В правой части этого уравнения стоит константа, не имеющая физического смысла. Эту константу иногда называют полным давлением, но это не следует из вывода уравнения Бернулли.

 

, (1)

где - динамическое давление (скоростной напор),

- статическое давление.

- константа (величина, не имеющая физического смысла).

Известно, что все вещества состоят из молекул. Давление газа возникает из взаимодействия молекул газа с молекулами стенки сосуда с газом. Вывод величины давления газа на стенку сосуда в молекулярно – кинетической теории для аэростатики можно прочитать в любом учебнике, поэтому здесь не приводится. Однако в теории нет вывода давления молекул на стенку сосуда для аэродинамики. Движение стенки сосуда относительно газа или движение газа относительно стенки сосуда в молекулярно – кинетической теории не рассматривается. Это явный пробел молекулярно – кинетической теории, но и это белое пятно теории мы имеем возможность здесь не рассматривать. Давление газа, в соответствии с принципами молекулярно – кинетической теории, образуется от множества соударений молекул газа и молекул стенки сосуда.

Для вывода основного уравнения аэродинамики, сразу перейдём от рассмотрения взаимодействий отдельных молекул к давлению газа, и в дальнейшем оперировать с давлением газа, как с интегральной характеристикой взаимодействия молекул вещества.

Рис. 1. Аэростатика. При отсутствии динамического давления , статическое давление газа максимально, и равно полному давлению газа .

 

Давление является вектором, поэтому мы можем оперировать с величинами давления по правилам векторной алгебры. Уменьшение статического давления в аэродинамике является ответственным за возникновение подъёмной силы. Это уменьшение связано с увеличением динамического давления по правилу вычитания векторов.

Вектор полного давления газа является суммой векторов динамического давления и статического давления(рис.2). Составим векторное уравнение:

 

, (2)

 

Полное давление внутри газа равно векторной сумме динамического давления и статического давления.

Это уравнение выражает основной закон аэродинамики, связывающий все три величины давления, действующие в аэродинамике.

Рис. 2. Аэродинамика. При увеличении динамического давления , статическое давление газа уменьшается при неизменном общем давлении .

 

Если динамическое давление потока, направленное вдоль поверхности твёрдого тела, будет равно:

, (3)

то из уравнения (2) получим:

, (4)

Если сравнить полученное уравнение (4) и уравнение Бернулли (1) то увидим очевидное сходство.

В уравнении (1) (динамическое давление) соответствует динамическому давлению в уравнении (4),

Статическое давление в уравнении (1) соответствует статическому давлению в уравнении (4),

в уравнении (1) соответствует полному давлению .

Переход от к общему давлению в газе в уравнении (1) позволяет от уравнения Бернулли перейти к основному уравнению аэродинамики. Уравнение Бернулли (1) является частным случаем уравнения (4) при постоянном давлении газа.

 

 

Дата публикации: 9 февраля 2009
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.