Гидроаэродинамика

Гидроаэродинамика — подразделение гидроаэромеханики, описывающее законы движения жидкостей или газов (в гидроаэродинамике часто говорят просто о жидкостях, подразумевая под этим как газы, так и капельные жидкости). У неё 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 самолёты, определение скорости потока нефти в нефтепроводах, предсказания погоды, изучение межзвездных туманностей и моделирование ядерного оружия.

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. Зелёная стрелка указывает на переход к турбулентности потоку и на предотвращение возврата потока из области высокого давления.

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 жидкостей, 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.

ЗаконыПравить

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

Жидкости, имеющие достаточную плотность для того, чтобы быть сплошной массой, не содержат ионов и электронов, их скорости потока малы по сравнению с другими жидкостями. Такие задачи (о плотных жидкостях) 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.