ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некоторые особенности теорий пограничного слоя в газе из "Ламинарный пограничный слой" При скоростях движения реального (вязкого) газа, сравнимых по величине или превосходящих скорость распространения в нем малых возмущений (скорость звука), возникают специфические для этих режимов движения явления, теоретический анализ которых до сих пор представляет значительные, часто непреодолимые трудности. Необходимость учета переменности таких входящих в уравнение пограничного слоя величин, как температура, плотность, вязкость и теплопроводность газа, приводит к затруднениям чисто вычислительного характера, которые в настоящее время можно считать в значительной степени преодоленными. Методы интегрирования уравнений пограничного слоя в этих случаях уже установлены и могут быть отнесены к классической теории. Более серьезные трудности возникают при рассмотрении движений газа в пограничных слоях при гиперзвуковых скоростях. Сопровождающие такого рода движения физико-химические явления очень сложны и до сих пор еще недостаточно изучены. [c.254] При достаточно высоких температурах газа (начиная примерно с 3000—4000° К) в нем возникают явления диссоциации молекул, сопровождаемые обратным процессом рекомбинации. Газ перестает быть однородным, превращаясь, по существу, в смесь газов с различными физико-химическими свойствами. [c.255] Концентрации отдельных компонент, входящих в такого рода газовую смесь, в условиях отсутствия равновесия переменны и зависят от быстроты протекания процессов диссоциации, ионизации и рекомбинации. Явления определяются не только основными термодинамическими факторами, но и такими чисто химическими причинами, как, например, каталитические свойства обтекаемой поверхности. [c.255] Движение ионизированных газов представляет для изучения особые трудности в связи с необходимостью учета возникающих при движениях такого рода электромагнитных явлений, образования объемных сил взаимодействия заряженных частиц с внешними и внутренними магнитными полями и др. [c.255] Для описания всех этих явлений приходится не только вводить дополнительное дифференциальное уравнение диффузии возникающих в процессе движения компонент, но и значительно усложнять основное уравнение баланса тепла, принимая во внимание приток к газу скрытой теплоты образования компонент, перенос тепла при диффузии этих компонент и др. Вопрос усложняется еще и за счет того, что при высоких температурах возникают фазовые превращения поверхности обтекаемого тела (плавление, испарение) и, кроме того, возможны химические реакции, например горение. [c.255] Особого типа трудности возникают при рассмотрении пограничных слоев в разреженных газах. Известно, что если при сравнительно небольших разрежениях газ может еще рассматриваться как непрерывная среда и отличие его от неразреженных газов заключается лишь в том, что в этих условиях газ перестает быть ньютоновской жидкостью, т. е. движение его не описывается уравнениями Навье — Стокса и обычными граничными условиями прилипания к твердой границе (явление скольжения ), то при значительных разрежениях, в условиях, когда длина свободного пробега молекул становится сравнимой или даже превосходящей размеры обтекаемого тела, уже нельзя пользоваться методами механики сплошных сред и на смену им приходят статистические методы кинетической теории газов. [c.255] Появление этих новых, трудных для теоретического анализа вопросов, естественно возникших в эпоху ракетных самолетов и космонавтики, не привело к кризису аэродинамики. Новые вопросы оказались тесно связанными с классическими вопросами газовой динамики и методы решения этих вопросов остались прежними, макроскопическими методами механики сплошных сред. Уравнения движения вязкого (реального) газа частично сохраняются теми же, что и лля обычного, однородного газа, но содержат также и дополнительные члены, выражающие особенности новых процессов. Повысилась, естественно, роль физики и химии и. в частности, современной кинетической теории материи и электродинамики. Закономерность процесса продолжающегося сближения механики жидкостей и газов с физикой и химией оправдывается сложностью тех физико-химических явлений, которые развиваются в газах при очень больших скоростях их движения. [c.256] Не потеряли до сих пор своего значения и классические вопросы теории пограничного слоя. Многочисленные исследования показывают, что для большинства встречающихся на практике движений тел сохраняет свое значение классическая постановка задачи о пограничном слое в недиссоциированном и неионизированном газе. Во всяком случае тепловые расчеты дают в этих условиях вполне удовлетворительные результаты ). [c.256] Вернуться к основной статье