136-137. Основные понятия аэродинамики
Принцип обращения движения
Принцип обращения движения заключается в том, что силы, действующие на летательный аппарат, не зависят от того, рассматривается ли движение тела в неподвижной среде или, наоборот, воздушный поток набегает на тело с той же скоростью.
Установившееся и неустановившееся движение
Установившееся движение — это движение, при котором величины и направление скорости, давление, плотность и температура воздуха в каждой точке потока не изменяются со временем.
Неустановившееся движение — это движение, при котором хотя бы один из перечисленных параметров (скорость, давление, плотность, температура) изменяется со временем.
Траектория частиц
Траектория частиц — это линия, по которой движется выделенная частица в воздушном потоке. В каждой точке траектории скорость направлена по касательной к ней (рис. 111).
Пример траектории частиц
На рисунке 111 показана траектория частицы в воздушном потоке. В каждой точке траектории скорость частицы направлена по касательной к траектории.
Струйка
Струйка — это область в воздушном потоке, в которой выделенная замкнутая поверхность (контур) и через каждую точку этого контура проведена траектория. Воздух, протекающий внутри этой трубки, называется струйкой.
Характеристики струйки
- Замкнутый контур: Если в воздухе выделить замкнутый контур (рис. 111), то через каждую точку этого контура можно провести траекторию, образуя трубку.
- Скорость по касательной: Так как скорость направлена по касательной к траектории, то воздух через стенки трубки не перетекает. Это означает, что струйка сохраняет свою форму и объем, не смешиваясь с окружающим воздухом.
- Сохранение параметров: Внутри струйки параметры потока (скорость, давление, плотность, температура) остаются постоянными, если движение установившееся.
Пример струйки
На рисунке 111 показана струйка, образованная замкнутым контуром и траекториями, проведенными через каждую точку контура. Воздух внутри этой трубки называется струйкой.
Уравнение постоянства расхода
Установившееся движение воздуха
При установившемся движении воздуха через любое сечение струйки за одно и то же время проходит одинаковая масса воздуха (рис. 111). Это означает, что:
\[ \rho f V = \text{const} \]
где:
- \( \rho \) — плотность воздуха;
- \( f \) — площадь сечения струйки;
- \( V \) — скорость воздуха.
Уравнение постоянства расхода
Если сжимаемостью воздуха (на малых скоростях) можно пренебречь, то уравнение постоянства расхода можно записать в виде:
\[ f V = \text{const} \]
или
\[ f_1 V_1 = f_2 V_2 = \text{const} \]
где:
- \( f_1 \) и \( f_2 \) — площади сечений струйки;
- \( V_1 \) и \( V_2 \) — скорости воздуха в этих сечениях.
Интерпретация уравнения
Из уравнения \( A V = \text{const} \) следует, что чем больше площадь сечения струйки, тем меньше скорость воздуха. Это означает, что при увеличении площади сечения струйки скорость воздуха уменьшается, чтобы сохранить постоянный расход массы воздуха.
Пример
На рисунке 111 показано, как изменяется скорость воздуха в зависимости от площади сечения струйки. Если площадь сечения увеличивается, скорость воздуха уменьшается, и наоборот.
- 46