Читать онлайн «Введение в гидрогазодинамику и теорию ударных волн для физиков»

Издательский Дом ИНТЕЛЛЕКТ Ю. П. РАИЗЕР ВВЕДЕНИЕ В ГИДРОГАЗОДИНАМИКУ И ТЕОРИЮ УДАРНЫХ ВОЛН ДЛЯ ФИЗИКОВ ФИЗТЕХОВСКИИ УЧЕБНИК Ю. П. РАИЗЕР ВВЕДЕНИЕ В ГИДРОГАЗОДИНАМИКУ И ТЕОРИЮ УДАРНЫХ ВОЛН ДЛЯ ФИЗИКОВ X Издательский Дон ИНТЕЛЛЕКТ ДОЛГОПРУДНЫЙ Ю. П. Райзер Введение в гидрогазодинамику и теорию ударных волн для физиков: Учебное пособие / Ю. П. Райзер — Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2011. — 432 с. ISBN 978-5-91559-084-6 В основе книги лежит курс лекций, читаемый автором в течение многих лет в Московском Физико-Техническом Институте, но сильно расширенный как по степени подробности рассмотрения всех вопросов, так и по охвату тематики. Книга даёт необходимый для физиков уровень понимания ключевых явлений. Тщательный отбор рассматриваемых тем учитывает сложившуюся структуру курсов общей физики, восполняя реальные пробелы в изучении принципиальных основ и важнейших приложений. Для студентов и преподавателей физических и технических специальностей. ISBN 978-5-91559-084-6 ©2011, Райзер Ю. П. © 2011, ООО Издательский Дом «Интеллект», оригинал-макет, оформление ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие 10 ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ 10 Часть I ТЕЧЕНИЯ СЖИМАЕМОГО НЕВЯЗКОГО ГАЗА И УДАРНЫЕ ВОЛНЫ 1 л я в я 2 ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ГАЗОВОЙ ДИНАМИКИ 17 2. 1. Уравнение непрерывности 17 2. 2. Уравнение сохранения импульса 18 2. 3. Субстанциональная производная и уравнение Эйлера 20 2. 4. Уравнение энергии 21 2. 5. Уравнение адиабатичности 23 2. 6. Начальные и граничные условия 24 2. 7. Идеальный газ с постоянной теплоемкостью 25 2. 8. Линии тока и уравнения Бернулли для стационарного течения жидкости 26 Глава 3 :и*ук 29 3. 1. Волновое уравнение 29 3. 2. Линейные бегущие волны 31 3. 3. Акустика 34 3. 4. Энергия звука 36 3. 5. Сферические волны 41 4 -^\г Оглавление Глава 4 НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ОДНОМЕРНЫЕ ПЛОСКИЕ АДИАБАТИЧЕСКИЕ ТЕЧЕНИЯ ГАЗА 44 4. 1. Характеристики 44 4. 2. Изэнтропическое течение. Инварианты Римана 48 4. 3. Нелинейная волна, бегущая в одну сторону 51 4. 4. Пример простой волны. «Перехлест» 54 4. 5. Центрированная волна разрежения 57 4. 6. Нестационарное истечение газа в вакуум 60 4. 6. 1. Сопоставление со стационарным истечением 61 4. 7. Центрированная волна разрежения как пример автомодельных течений 63 4. 8. Невозможность существования центрированной волны сжатия 65 Глава 5 УДАРНАЯ ВОЛНА 67 5. 1. Распространение скачка сжатия в трубе с поршнем 67 5. 2. Общие соотношения между газодинамическими величинами по обе стороны разрыва 69 5. 3. Косые скачки уплотнения 72 5. 4. Ударная адиабата 74 5. 5. Ударная адиабата и скорости для ударной волны в идеальном газе с постоянной теплоемкостью 76 5. 6. Закономерности ударной волны 78 5. 6. 1. Энтропия и толщина скачка уплотнения 78 5. 6. 2. Геометрическая интерпретация соотношений на ударной ' волне 80 5. 6. 3. Условия существования скачка уплотнения 83 5. 7. О невозможности существования скачка разрежения в веществе с нормальными свойствами 84 5. 7. 1. Аномальные случаи 85 5. 8. Термодинамические свойства воздуха при высоких температурах и реальные параметры сильной ударной волны 87 5. 9.