Коническое течение
Кони́ческое тече́ние — течение жидкости или газа, в котором все газодинамические переменные постоянны вдоль прямых, проведённых из некоторого полюса[1].
Физические основы[править]
Коническое течение на примере сверхзвукового обтекания кругового конуса было описано А. Буземаном в 1929 году.
Коническое течение является частным случаем осесимметричного течения[2]. Геометрическая огибающая поверхности конического скачка представляет собой коническую поверхность, ограничивающую коническое течение жидкости или газа. Коническое течение возникает вокруг разнообразных конусов, игл, треугольных крыльев, а также вокруг неконических объектов в очень ограниченной области пространства (см. рисунок). Коническое течение, как правило, сверхзвуковое.
Геометрия конического течения имеет симметрию, существенно упрощающую расчёты пространственного обтекания, поскольку описывается малым числом переменных (в общем случае двух, в осесимметричном — одной).
При сверхзвуковом обтекании конуса (как показано на рисунке) вблизи конуса в набегающем потоке несжимаемой жидкости или газе возникает конический скачок уплотнения (частно называемый просто скачком уплотнения), за которым следует изоэнтропическое течение среды, в которой газодинамические переменные уже нелинейны. Особенности обтекания зависят от угла атаки (на рисунке он равен нулю). При углах атаки больше нуля градусов на подветренной стороне в плоскости симметрии возникает особенность, называемая точкой Ферри. В этой точке собираются конические проекции поверхностей тока среды, если рассматривать задачу в конических переменных.
Для конических течений получены точные решения в случаях обтекания пирамидальных тел с поперечным сечением в виде звезды или правильного вогнутого многоугольника в основании. Волновое сопротивление таких объектов меньше соответствующего конуса с равной площадью донного сечения.
Решение задач конического течения находит применение в теории крыла (для дозвуковых скоростей) и при описании обтекания треугольных крыльев, конусов двигателей (в том числе и реактивных), реактивных беспилотных летательных аппаратах (для сверхзвуковых скоростей обтекания).
Для более сложных форм обтекаемых тел применяют численные методы расчётов газодинамических параметров.
С начала XXI века начались работы по аналитическому описанию конических течений при гиперзвуковых скоростях, а также разработке методов численных расчётов сложных конфигураций обтекаемых тел при гиперзвуковых конических течениях обтекающей данные тела среды[3][4].
Примечания[править]
- ↑ Большая советская энциклопедия в 50-ти томах. — 1954.
- ↑ Путилов К.А. Курс физики: Механика. Акустика. Молекулярная физика. Термодинамика. Учебное пособие. — 11-е изд. — Москва: ГИФМЛ, 1963.
- ↑ Fernandez–FeriaR., Fernandez d e l a Mora J ., Perez–Saborid M., Barrero A. Conicaly similar swirling flows at high Reynolds numbers англ. // Quarterly J. of Mechanics and Applied Mathematics. — 1999. — том 52. — № 1. — С. 1—53.
- ↑ Быркин А. П., Щенников В. В. О конически подобных течениях жидкости и газа. Часть I. несжимаемая жидкость // Ученые записки ЦАГИ. — 2002. — № 1—2.
Литература[править]
- Ламб Г. Гидродинамика. — М.-Л.: ГИТТЛ, 1947.
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Механика сплошных сред. — М.-Л.: Гостехтеориздат, 1944.
- Васильев О. Ф. Основы механики винтовых и циркуляционных потоков. — М.—Л.: Госэнергоиздат, 1958.
- Лурье А. И. Аналитическая механика. — Москва : Физматлит, 1961.
- Кочин Н. Е., Кибель И. А., Розе Н. В. Теоретическая гидромеханика. — Mосква : Физматгиз, 1963.
- Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. — Москва : Физматгиз, 1970.
- В. И. Арнольд. Математические методы классической механики. — 3-е изд. — Москва: Наука, 1989. — 472 с.
- Fernandez-FeriaR., Fernandez d e l a Mora J ., Perez-Saborid M., Barrero A. Conicaly similar swirling flows at high Reynolds numbers. Quarterly J. of Mechanics and Applied Mathematics. — 1999. — Vol. 52, no. 1. — P. 1-53.
- Ландау Л. Д. Курс общей физики : механика и молекулярная физика. — Москва : Добросвет : Издательство КДУ, 2011.
- Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 1. Механика. — Москва : Физматлит, 2014.
- Савельев И. В. Курс общей физики. В 5 томах. Том 1. Механика — Москва : Лань, 2022.
Ссылки[править]
 | Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Коническое течение», расположенная по адресу:
Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?». |
|---|