Dynamika plynu (neboli dynamika plynu ) je část mechaniky , která studuje zákony pohybu plynného prostředí a jeho interakce s pevnými tělesy, která se v něm pohybují. Častěji se vyskytuje pod názvem aerodynamika (ze starořeckého ἀηρ - vzduch a δύναμις - síla), ale zahrnuje nejen aerodynamiku, ale i vlastní dynamiku plynů. Ty druhé historicky vznikly jako další vývoj a zobecnění aerodynamiky, a proto se často mluví o jediné vědě – aerogasdynamice. Aerogasdynamika jako součást fyziky úzce souvisí s termodynamikou a akustikou .
Formální studium aerodynamiky v moderním smyslu začalo v 18. století, ačkoli pozorování základních pojmů, jako je aerodynamický odpor, byla popsána mnohem dříve. Většina raného výzkumu aerodynamiky byla zaměřena na dosažení letu letadla, což poprvé předvedl Otto Lilienthal v roce 1891 [1] . Od té doby se využití aerodynamiky prostřednictvím matematické analýzy, empirických aproximací, experimentů v aerodynamickém tunelu a počítačových simulací stalo racionálním základem pro rozvoj leteckého letu a řady dalších technologií. Nedávná práce v aerodynamice se zaměřila na problémy související se stlačitelným prouděním, turbulencí a mezními vrstvami.
Obor hydroaeromechaniky, který studuje zákony pohybu vzduchu a síly, které vznikají na povrchu těles, vůči nimž se vzduch pohybuje. V aerodynamice je uvažován pohyb podzvukovou rychlostí, tedy za normálních podmínek až 340 m/s (1200 km/h).
Aplikované problémy aerodynamiky:
Speciální sekce aerodynamiky - aerodynamika letadel - vyvíjí metody pro aerodynamický výpočet a určuje aerodynamické síly a momenty působící na letadlo jako celek i na jeho části - křídlo , trup , peří atd. Aerodynamika letadla zahrnuje: výpočet stability, vyvážení letadla, teorie vrtule, teorie křídel. Problematika měnícího se nestacionárního způsobu pohybu letadla je posuzována ve speciální sekci - dynamika letu .
Výsledky aerodynamiky nacházejí rozmanité uplatnění v konstrukci letadel , konstrukci letadel , automobilovém průmyslu a v různých letadlech .
Velký ruský vědec Nikolaj Jegorovič Žukovskij je považován za zakladatele moderní aerodynamiky a aerohydrodynamiky . [2] V roce 1902 dohlížel na stavbu aerodynamického tunelu sacího typu na mechanické kanceláři Moskevské univerzity, v němž axiální ventilátor vytvářel proudění vzduchu o rychlosti až 9 m/s. V roce 1904 vedl první aerodynamický institut v Evropě, vytvořený na náklady D. P. Rjabušinského ve vesnici Kuchino u Moskvy. 15. listopadu 1905 dal Nikolaj Jegorovič Žukovskij vzorec pro výpočet vztlaku, který je základem všech aerodynamických výpočtů letadla. [3] Od roku 1918 vedl TsAGI ( Central Aerohydrodynamic Institute ).
Dynamika plynu vznikla jako další vývoj aerodynamiky a zabývá se situacemi, ve kterých se podmínky výrazně liší od normálních .
Na rozdíl od klasické aerodynamiky se dynamika plynu zabývá problémy, ve kterých se stlačitelnost plynu stává významným faktorem ovlivňujícím jeho chování. Především se jedná o problémy s pohybem proudů plynu s rychlostmi blízkými nebo přesahujícími rychlost zvuku v plynu, což vede ke vzniku výrazných tlakových ztrát a rázových vln . Dalším příkladem jsou procesy v plynných médiích, které doprovázejí exotermické ( spalování , výbuch ) nebo endotermické ( disociace ) chemické reakce : v těchto případech v důsledku změn průměrné molekulové hmotnosti plynu a procesů uvolňování energie není ideální model plynu . použitelný.
Vznik dynamiky plynů se datuje do poloviny a druhé poloviny 19. století a je spojen se zásadními pracemi K. Dopplera , G. Riemanna , E. Macha , W. J. Rankina a P.-A. Hugonio [4] . Tato sekce mechaniky zažívá rychlý rozvoj ve 20. století; z mnoha jmen vědců, kteří významně přispěli k rozvoji dynamiky plynů, bychom měli zmínit S. A. Chaplygina , J. Taylora , L. I. Sedova , Ya. B. Zeldoviche .
| Úseky mechaniky | |
|---|---|
| Mechanika kontinua | |
| teorie | |
| aplikovaná mechanika | |