МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦЮНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

«Харківській політехнічний інститут»

А. В. Бойко

ГІДРОГАЗОДИНАМІКА

Підручник для студентів вищих навчальних закладів, які навчаються за напрямом «Енергомашинобудування"

Харків НТУ «ХП1» 2008

ББК 31.363

Б77

УДК 621.438

Рецензенти:

Е. Г. Братута, д-р техн. наук, проф., Національний технічний університет «ХПІ»;

В. П. Герасименко, д-р техн. наук, проф., Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «ХАІ»;

В. І. Гнесін, д-р техн. наук, проф., Лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгороного НАН України; Г. М. Любчик, д-р техн. наук, проф., Національний технічний університет України «КПІ»

Бойко, А. В.

Б77 Гідрогазодинаміка [Текст] : підручник / А. В. Бойко. - Харків : НТУ«ХПІ», 2008.-444 с.

Викладено основні закони і рівняння руху рідини. Описано закономірності одно-, дво- і тривимірного руху нестисливої, стисливої до- та надзвукової течії. Подано основні поняття теорії подібності. Висвітлено основи теорії приграничного шару і процесу, які проходять при витіканні газу з сопел і решіток турбомашин.

Призначено дія студентів вищих навчальних закладів, які навчаються за напрямом «Енергомашинобудування».

ББК 31.363
ISBN 978-966-593-666-4 © А. В. Бойко, 2008

ЗМІСТ

Передмова

Основні умовні позначення

Вступ

РОЗДІЛ 1. ОСНОВИ ДИНАМІКИ РІДИНИ І ГАЗУ

1.1. Визначення рідини. Концепція безперервності

1.2. Властивості суцільності

1.3. Системи і контрольні об'єми

1.4. Скалярні, векторні і тензорні поля в гідрогазо-динаміці

1.5.Зв'язок між елементами напруг і відповідними швидкостями деформацій

РОЗДІЛ 2. ОСНОВНІ ЗАКОНИ РУХУ РІДИНИ

2.1. Закон збереження маси. Рівняння нерозривності РУХУ

2.2. Теорема імпульсів. Рівняння кількості руху

2.3. Рівняння руху

2.4. Перший закон термодинаміки для контрольного об'єму. Рівняння збереження енергії

2.5. Другий закон термодинаміки

РОЗДІЛ 3. ОДНОМІРНИЙ РУХ ГАЗА

3.1. Швидкість звуку

3.2. Різні форми рівняння енергії

3.3. Газодинамічні функції одномірного адіабатичного потоку

3.4. Класифікація течії стисливої рідини

3.5. Основи фізичного моделювання

3.6. Одномірні течії при різних зовнішніх діяннях...

РОЗДІЛ 4. ДВО - І ТРИВИМІРНИЙ РУХ РІДИНИ

4.1.Безвихоровий рух рідини. Потенціал швидкостей і функція струму

4.2. Приклади найпростіших потенціальних потоків ідеальної нестисливої рідини і їх накладення. Теорема М.Є. Жуковського

4.3. Застосування теорії функцій комплексного змінного до вивчення плоскопаралельного потоку ідеальної рідини

4.4. Метод конформного перетворення

4.5. Графічний метод побудови профілів Жуковского- Чаплигіна. Теорема Жуковського-Чаплигіна про результуючу силу тиску

4.6. Основи теорії вихорів. Основні теореми вихорової течії ідеальної рідини

4.7. Загальне рівняння для потенціала швидкостей

РОЗДІЛ 5. ОСОБЛИВОСТІ ТЕЧІЇ СТИСЛИВОЇ РІДИНИ

5.1. Розповсюдження збурень у газі при русі у ньому матеріальної точки

5.2. Число Маха і кут Маха

5.3. Критичне значення числа Маха. Стрибки ущільнення у газовому потоці

5.4. Класифікація стрибків ущільнення

РОЗДІЛ 6. ПЛОСКА ДО-I НАДЗВУКОВА ТЕЧІЯ ГАЗУ З МАЛИМИ ЗБУРЕННЯМИ

6.1. Сутність методу лінеарізації

6.2. Лінеаризація рівняння для потенціалу швидкостей

6.3. Лінеарізоване рівняння Бернуллі

6.4. Двомірний дозвуковий потік з малими збуреннями

6.5. Двомірний надзвуковий потік з малими збуреннями

РОЗДІЛ 7. МЕТОД ХАРАКТЕРИСТИК ДЛЯ ДВОМІРНОГО НАДЗВУКОВОГО ПОТОКУ

7.1. Опис методу характеристик

7.2. Течія Прандтля-Майєра. Використання характеристик годографа. Одиничні процеси

7.3.Приклади застосування методу характеристик

РОЗДІЛ 8. СТРИБКИ УЩІЛЬНЕННЯ В ГАЗОВОМУ ПОТОЦІ

8.1. Основні рівняння косого стрибка ущільнення

8.2. Прямий стрибок ущільнення. Правила взаємодії стрибків

8.3. Ударні поляри

8.4. Деякі специфічні аспекти косих стрибків

8.5. Втрати в стрибках ущільнення

8.6. Відбиття і взаємодія стрибків

8.7. Приклади двомірних течій, що містять стрибки

РОЗДІЛ 9. ПРИГРАНИЧНИЙ ШАР

9.1. Диференціальні рівняння приграничного шару

9.2. Інтегральне співвідношення приграничного шару

9.3. Розрахунок ламінарного, турбулентного й змішаного приграничного шару для плоскої пластинки

9.4. Приграничний шар на криволінійній поверхні

9.5. Приграничний шар при великих швидкостях. Взаємодія стрибків з приграничним шаром

РОЗДІЛ 10. ВИТІКАННЯ ГАЗА ЗІ ЗВУЖУЮЧИХ СОПЕЛ І ОТВОРІВ. СОПЛА ЛАВАЛЯ

10.1. Звужуючі сопла

10.2. Витікання газу з отвору з гострою кромкою. Друге критичне відношення тиску

10.3. Сопла Лаваля

10.4. Надзвукове сопло з косим зрізом

РОЗДІЛ 11. ТЕЧІЯ ГАЗУ ЧЕРЕЗ РЕШІТКИ ТУРБОМАШИН

11.1. Класифікація решіток турбомашин

11.2.Сили, що діють на профіль у решітці. Теорема М.Є.Жуковського для решітки

11.3. Обтікання решіток з довільних профілів

11.4. Розрахунок потенційного потоку в решітках по теорії каналу

11.5. Профілювання дозвукових профілів

11.6.Структура потоку в реактивних решітках при білязвукових і надзвукових швидкостях

11.7. Профілювання надзвукових профілів

Список літератури

Додаток

Відповіді та розв'язання задач

ПРЕДМЕТНИЙ ПОКАЖЧИК