Рейтинг по основам механики жидкости......................... 327
5
Условные обозначения и сокращения
x, y, z – координаты, м
X, Y, Z – напряжения массовой силы, соответственно вдоль оси x, y,
z, м/с2
g – ускорение свободного падения, м/с2
с – скорость, м/с
а – местная скорость звука, м/с
l – длина, м
L – работа, Дж
d – диаметр, м
Н, h – высота (напор), м
r – радиус, м
δ – толщина, м
S – площадь, м2
V – объём, м3
t – время, с
T – температура, К
m – масса, кг
ρ – плотность, кг/м3
p – давление, Па
σ, τ – напряжение, соответственно нормальное и касательное, Па
G – массовый расход, кг/с
Gv – объёмный расход, м3/с
F – сила, Н
М – момент силы, Н·м
Е – энергия, Дж
Q – теплота, Дж
Cp, Cv – теплоёмкость, соответственно при постоянном давлении и
объёме Дж / (кг ⋅ К)
R – удельная газовая постоянная, Дж/(кг⋅К)
i – энтальпия, Дж/кг
μ – коэффициент динамической вязкости, Н·с/м2
6
ν – коэффициент кинематической вязкости, м2/с
ω – угловая скорость, рад ⁄с (1/с)
k – показатель адиабаты (изоэнтропы)
М – число Маха
Re – число Рейнольдса
σ* – коэффициент сохранения давления торможения
ξг, ξтр, ξм – коэффициенты гидравлических потерь, соответственно
общих, на трение, местных
ε, φ, ψ – коэффициенты, соответственно сужения струи, скорости,
расхода
εт – степень турбулентности
* – параметры заторможенного потока
в – воздух
о – отверстие
н – параметры окружающей среды (невозмущённого потока)
у – узкое (сечение)
тр – трение
мех – механическая (работа)
МЖГ – механика жидкости и газа
МЖ – механика жидкости
МГ – механика газа
ГГД – гидрогазодинамика
ВРД – воздушно-реактивный двигатель
ГТД – газотурбинный двигатель
РкД – ракетный двигатель
МСА – международная стандартная атмосфера
7
ПРЕДИСЛОВИЕ
Механика жидкости и газа является одной из основных наук, с
помощью которой находятся наиболее эффективные пути создания <...>
Основы_механики_жидкости.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА»
В.Н. БЕЛОЗЕРЦЕВ, Е.В. БЕЛЯЕВА, В.В. БИРЮК
ОСНОВЫ МЕХАНИКИ ЖИДКОСТИ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
САМАРА
Издательство СГАУ
2006
Стр.1
УДК 532.533
ББК 22.25
Б43
А
Н
Инновационная образовательная программа
«Развитие центра компетенции и подготовка
специалистов мирового уровня в области аэрокосмических
и геоинформационных технологий»
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. В. П. Д а н и л ь ч е н к о,
д-р техн. наук, проф. А. Н. П е р в ы ш и н
Авторы: В.Н. Белозерцев, Е.В. Беляева, В.В. Бирюк, А.А. Диденко, А.Д. Кленина,
С.В. Лукачев, С.Г. Матвеев, И.В. Рабкесов, А.П. Толстоногов, А.М. Цыганов,
И.В. Чечет, С.Ю. Чичкин
Б43
Белозерцев В.Н.
Основы механики жидкости : учеб. пособие / В.Н. Белозерцев и др.
– Самара : Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2006. – 324 с : ил.
ISBN 5-7883-0481-4
Изложены основы механики жидкости, лабораторный практикум, в
том числе и с использованием информационных технологий, приведен
краткий сборник типовых задач, что позволяет изучать данную дисциплину,
или ее отдельные размеры, как традиционным путем, так и самостоятельно.
Содержание пособия соответствует курсу лекций, читаемому
авторами в СГАУ им. С.П. Королева, включает в себя элементы модульнорейтинговой
системы обучения.
Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по специальностям 160301 - Авиационные двигатели
и установки, 160302 - Ракетные двигатели, 140501 - Двигатели внутреннего
сгорания, 200202 - Лазерные системы в ракетной технике и космонавтике.
Может быть полезно аспирантам, инженерам и научным работникам.
УДК 532.533
ББК 22.25
ISBN 5-7883-0481-4
2
© Самарский государственный
аэрокосмический университет, 2006
П
Р
И
О
Р
И
Т
Т
К
Е
Т
Н
Ы
Е
Н
А
Н
Ц
И
О
Л
Ь
Ы
Е
П
Р
О
Е
Ы
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Условные обозначения и сокращения ............................................................ 6
Предисловие...................................................................................................... 8
Введение.......................................................................................................... 10
Глава 1. Основные понятия и определения.................................................. 15
1.1. Структура дисциплины.................................................................... 15
1.2. Общая постановка задач .................................................................. 15
1.3. Основные физические свойства жидкостей и газов ...................... 17
1.4. Модели жидкостей и газов .............................................................. 19
1.5. Силы и напряжения, действующие на жидкий объем................... 21
1.6. Режимы течения................................................................................ 23
1.7. Динамический пограничный слой .................................................. 24
Глава 2. Гидростатика .................................................................................... 25
2.1. Абсолютное и относительное равновесие жидкости .................... 25
2.2. Дифференциальное уравнение равновесия жидкости
в форме Эйлера ................................................................................. 27
2.3. Основное дифференциальное уравнение статики жидкостей
и газов ................................................................................................ 30
2.4. Основная формула гидростатики.................................................... 31
2.5. Сила давления жидкости на плоскую стенку................................. 33
2.6. Закон Архимеда ................................................................................ 35
2.7. Равновесие газов. Международная стандартная атмосфера......... 36
Глава 3. Кинематика....................................................................................... 38
3.1. Основные определения кинематики ............................................... 38
3.2. Методы исследования движения жидкости и газа ........................ 39
3.3. Уравнение неразрывности потока................................................... 41
3.4. Скорость движения жидкой частицы ............................................. 45
Глава 4. Гидродинамика................................................................................. 50
4.1. Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости
в форме Эйлера ................................................................................. 50
4.2. Дифференциальные уравнения движения вязкой жидкости
в форме Навье–Стокса...................................................................... 54
4.3. Уравнение количества движения .................................................... 57
4.4. Уравнение момента количества движения..................................... 60
4.5. Уравнение Бернулли ........................................................................ 62
3
Стр.3