5. Основные понятия механики жидкости и газа: плотность и сплошность среды, основные определения, виды жидкостей, виды течений. Понятие о полных параметрах состояния.

Постулат Даламбера-Эйлера утверждает, что при изучении направленного движения жидкостей и сил взаимодействия движущихся жидкостей с твердыми телами эти жидкости можно рассматривать как сплошную среду (континуум), лишенную молекул и межмолекулярного пространства. Этот постулат позволяет рассматривать сколь угодно малые объемы, массы и площади, и, соответственно, применять средства дифференциального и интегрального исчисления для непрерывных функций.

Реально существующее хаотическое движение молекул оценивается в этом случае косвенно через макропараметры являющиеся в общем случае функциями пространства и времени.

Для характеристики распределения массы жидкости в пространстве вводятся понятия о средней плотности жидкости и о плотности в данной точке

Для того, чтобы плотность в данной точке имела определенное значение, необходимо, чтобы понятие физически малого объема удовлетворяло следующим условиям:

1. характерный размер тела должен быть много больше размера элементарной частицы (объема)

2. размер элементарной частицы (объема) должен быть много больше длины свободного пробега молекул

Количественную оценку сплошности среды дает критерий Кнудсена:

В зависимости от критерия Кнудсена различают течения газов:

1. . При обтекании твердых тел потоком сплошной среды, обладающей вязкостью, полностью останавливается на поверхности, ограничивающей эти тела (гипотеза Прандтля о прилипании). Скорость среды на поверхности стенки равна скорости движения этого тела, а температура среды на стенке равна температуре стенки.

2. .

   1. . при котором наблюдается два эффекта. Во-первых газ скользит по поверхности с некоторой скоростью, меньшей чем скорость потока, и температура газа отличается от температуры стенки на конечную величину. Во-вторых, поток ведет себя так, будто часть пограничного слоя условно проникла внутрь обтекаемого тела. Расчет как у сплошных сред, но с поправками на скачки скорости и температуры у поверхности тела.

   2. . Наименее исследованная область течения газов.

   3. . Газ состоит из отдельных молекул, практически не взаимодействующих между собой. Молекулы взаимодействуют с обтекаемыми телами только при соударении с ними. Расчет взаимодействия ведется методами статистической физики.

6. Общее и различия в течениях жидкостей и газов, молекулярно-кинетическое обоснование.

Общими свойствами течений капельных жидкостей газов являются:

1. стремление сплошной среды расширяться при ускорении и сжимать при торможении;

2. наличие кризиса течения при определенных скорости и статическом давлении;

3. поперечное сужение докритических течений при ускорении и поперечное расширение при торможении;

4. запирание каналов по расходу при достижении кризиса течения.

Различие:

1. в потоках жидкостей кризис разрешается кавитацией , нарушающей неразрывность и сплошность среды; в потоках газов при наступлении кризиса нарушения сплошности и неразрывности нет;

2. в газах расширение кризиса течения при сверхкритическом увеличении скорости приводит к качественной смене характера течения – газовые потоки на сверхзвуковых скоростях могут ускоряться, в отличие от жидкостей и докритических газовых течений, только в расширяющихся каналах, в сужающихся каналах сверхзвуковые газовые потоки тормозятся, а сами газы сжимаются.

Уровень межмолекулярных сил в капельных жидкостях намного выше, чем в газах, и при изменении межмолекулярного расстояния силы притяжения (при растяжении) или отталкивания (при сжатии) в жидкостях также возрастают значительно больше.