Динамика вязкой несжимаемой жидкости - Слёзкин Н.А.
Скачать (прямая ссылка):
специализирующихся по гидродинамике. Это обстоятельство не могло не
отразиться как на подборе подлежащих изложению вопросов, так и на
характере самого изложения этих вопросов.
Давая в лекциях исторический обзор развития динамики вязкой жидкости, мы
обращали внимание слушателей на то, что основы этой науки были заложены
почти одновременно с основами механики упругих деформаций твёрдого тела и
при этом одними и теми же выдающимися учёными - механиками и
математиками. Это обстоятельство нельзя считать случайным, хотя бы на том
основании, что согласно развиваемой в последнее время кинетической теории
жидкости строение и поведение жидкости намного ближе к строению и
поведению' твёрдого тела, чем к строению и поведению газов. Связь
развития динамики вязкой жидкости с развитием теории деформаций твёрдого
тела можно обнаружить не только в первые моменты становления этих наук,
но и в последующие отдельные периоды их развития.
В связи с этой особенностью развития динамики вязкой жидкости мы и
попытались исходные положения этой науки изложить в I главе книги
примерно в том же плане, в котором излагаются исходные положения теории
деформации твёрдого тела. В последующем изложении мы ограничились
рассмотрением лишь тех вопросов и задач, для которых достаточно одних
только механических предпосылок. По этой причине в книгу не включены
задачи, для решения которых необходимо учитывать, помимо вязкости, ещё
свойства сжимаемости и теплопроводности жидкости.
Далее, говоря о нелинейном характере исходных дифференциальных уравнений
движения вязкой несжимаемой жидкости, мы подчёркивали неизбежность
приближённых методов упрощения этих уравнений применительно к целым
группам конкретных задач. Излагая эти приближённые методы, мы старались
подметить преемственность и некоторую логическую последовательность в
развитии этих методов.
8
ПРЕДИСЛОВИЕ
Наконец, при изложении решений отдельных задач мы преследовали и чисто
учебные цели, а именно стремились не только ознакомить читателя с
методами решения задач, но и по возможности привить навыки: 1) к отбору
основных факторов в данной конкретной механической или технической
задаче, 2) к приведению этой задачи к краевой задаче теории
соответственных дифференциальных уравнений и 3) к проведению всех
вычислительных операций в определённой последовательности вплоть до
анализа полученного решения и механического его истолкования. Такая
методика вынуждала нас мириться с неизбежными повторениями отдельных
исходных предположений и отдельных вычислений при решении задач в каждой
главе.
Мы вполне сознаём, что данная книга не лишена многих недостатков, что в
ней, в частности, не затрагивается ряд проблем техники, в которых
приходится всё более и более считаться с влиянием вязкости жидкости, газа
или пластичных материалов. Но, учитывая чисто учебную цель данной книги,
мы не можем считать этот недостаток главным, ибо учить всё же надо в
первую очередь основам науки и небольшому количеству её ^приложений.
Автор заранее приносит свою благодарность за указание других конкретных
недостатков настоящей книги.
Н. Слёзкин
ВВЕДЕНИЕ
Гидродинамика - наука о движении жидкости. Предметом гидродинамики служит
круг тех реальных явлений, к которым относятся не только течения жидкости
и газа, встречающиеся в природе, но и весьма разнообразные течения
жидкостей и газов, используемые во многих отраслях бурно развивающейся
техники. Основная цель гидродинамики состоит в изучении качественных и
количественных закономерностей течений жидкостей и газов, позволяющем,' с
одной стороны, повышать полезный эффект уже используемых в технике
течений, а с другой стороны, расширять возможности использования других
видов течений жидкостей.
По своему происхождению и по своим основным методам исследований
гидродинамика принадлежит к ряду тех наук, которые именуются
механическими. В настоящее время механику уже нельзя рассматривать как
одну науку, а необходимо рассматривать как постепенно расширяющийся со
временем ряд наук, изучающих одну и ту же простейшую форму движения и
взаимодействия материальных тел, но в разнообразных качественных
проявлениях. Основными количественными мерами простейшей формы движения
служат перемещение, скорость и ускорение, а количественными мерами
простейшей формы взаимодействия служат сила, момент силы, напряжение,
импульс силы и работа силы. Поскольку в механических науках используются
одни и те же количественные меры движения и взаимодействия, постольку у
этих наук имеются общие черты и общие методы исследований. Различие же
между отдельными механическими науками обусловлено, с одной стороны,
различием качественных состояний тела или среды в процессе движения и
взаимодействия и, с другой стороны, различием тех областей техники, для
обслуживания которых разрабатывается та или иная механиче-' ская наука.
Гидродинамика принадлежит к той группе механических наук, в которых
изучается деформируемая среда. Различие между деформируемыми средами
