Гидроаэродинамика

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Стандартный гидроаэродинамический вид капли. На диаграмме показано распределение давления в виде толщины чёрной линии, а скорость поверхностного слоя показана фиолетовыми треугольниками. Это вид капли, если вязкая её часть двигается слева направо. Зеленая стрелка указывает на переход к турбулентности потоку и на предотвращение возврата потока из области высокого давления.

Гидроаэродинамика или динамика флюидов — подразделение гидроаэромеханики, описывающее законы флюидов (жидкостей или газов). У нее есть несколько собственных подразделений, в частности аэродинамика (изучение движения воздуха и других газов) и гидродинамика (изучение движения жидкостей). Гидроаэродинамика имеет широкое поле применений, среди которых вычисление расхода сил и нагрузки, действующих на самолеты, определение скорости потока нефти в нефтепроводах, предсказания погоды, изучение межзвездных туманностей и моделирование ядерного оружия.

Гидроаэродинамика предлагает систематический подход к этим задачам, включая эмпирические и полуэмпирические методы исследования, законы и измерения. Решение задач гидроаэродинамики обычно включает в себя расчет различных свойств флюидов, таких как скорость потока, давление, плотность и температура (в зависимости от времени и пространственных координат, местоположения предметов).

До двадцатого века гидроаэродинамика считалась синонимом гидродинамики. Это название до сих пор остается в названиях некоторых разделов гидроаэродинамики, например магнитогидродинамика и гидродинамическая стабильность.

Законы[править | править код]

В основах гидроаэродинамики лежат законы сохранения, в частности, закон сохранения массы, закон сохранения импульса (второй закон Ньютона) и закон сохранения энергии (первый закон термодинамики). Все они были сформулированы классической механикой, доработаны квантовой механикой и теорией относительности.

Кроме того иногда считается, что флюиды является сплошной массой. На самом деле они состоят из молекул, движущихся и испытывающих столкновения. В результате вычислений гидроаэродинамических задач предполагается, что свойства флюидов, такие как плотность, давление, температура и скорость потока хорошо определены в бесконечно малой точке пространства, изменяясь от точки к точке непрерывно.

Флюиды, имеющие достаточную плотность для того, чтобы быть сплошной массой, не содержат ионов и электронов, их скорости потока малы по сравнению с другими флюидами. Такие задачи (о плотных флюидах) часто решают на практике.

Кроме законов сохранения массы, импульса и энергии, для полных вычислений нужно также использовать термодинамический закон о состоянии, который говорит о зависимости давления от других термодинамических свойств.