Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634617)
Контекстум
.

Современная гидродинамика: краткий курс (150,00 руб.)

0   0
Первый авторФалькович Г.
ИздательствоРегулярная и хаотическая динамика
Страниц208
ID301587
АннотацияУчебник представляет минимум того, что каждый физик и инженер должен знать о механике жидкости и газа, и предназначен как для тех, кто незнаком с предметом, так и для тех, кто думает, что знаком. Материал проиллюстрирован многочисленными картинками и 35 задачами с подробными решениями.
Кому рекомендованоДля студентов и аспирантов, научных работников и инженеров, а также для всех, интересующихся, почему дует ветер, не падают птицы и вода выливается из перевернутого стакана.
ISBN978-5-93972-977-2
УДК532
ББК22.253.31
Фалькович, Г. Современная гидродинамика: краткий курс = Fluid Mechanics: A Short Course for Physicists : [учебник] / Г. Фалькович .— Ижевск : Регулярная и хаотическая динамика, 2014 .— 208 с. : ил. — ISBN 978-5-93972-977-2 .— URL: https://rucont.ru/efd/301587 (дата обращения: 20.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

На границах между жидкостью и твердым телом трение создает завихренность, которая переносится вглубь течения, меняя его природу. <...> Но даже в волновых системах модуляционная неустойчивость может создать за конечное время сингулярность в виде коллапса или самофокусировки. <...> Это позволит нам понять некоторые свойства инерции, в частности эффект присоединенной массы. <...> Используя формулу Стокса, преобразуем поверхностный интеграл в объемный: − pdf = − ∇pdV . <...> 4ГЛАВА 1 Ускорение движущейся частицы жидкости, разумеется, не равно частной производной скорости по времени в данной точке пространства, а задается полной производной (называемой также материальной). <...> Можно обратить это уравнение в уравнение непрерывности для плотности энтропии в пространстве: ∂(ρs) ∂t +div(ρsv)= 0. <...> Это означает, что частицы жидкости могут обмениваться величиной B, сохраняя полный интеграл по пространству — мы увидим, что законы сохранения энергии и импульса имеют такую форму. <...> Изэнтропическое течение Простейшие течения соответствуют постоянной s и описываются существенно упрощенным уравнением Эйлера вследствие возможности представить ∇p/ρ как градиент. <...> Поскольку энтропия не меняется ни в пространстве, ни во времени для изэнтропического течения и V = ρ−1 для единичной массы, то dW = dp/ρ и мы получаем в отсутствие внешних сил ∂v ∂t +(v ·∇)v = −∇W. <...> Чтобы спроектировать (1.11) на направление скорости и избавиться от этого слагаемого, мы определим линии тока как всюду параллельные мгновенному полю скорости. <...> Для нестационарных течений линии тока отличаются от траекторий частиц: касательные к линиям тока дают скорости в данный момент времени, тогда как касательные к траекториям дают скорости в последовательные моменты времени. <...> Рассмотрим теперь стационарное течение ∂v/∂t =0 и спроектируем (1.11) на направление скорости в данной точке: ∂ ∂l (W +v2/2) = 0. <...> Теорема Бернулли дает скорость, с которой такая жидкость вытекает в вакуум: v =2p0/ρ. <...> Предполагая <...>
Современная_гидродинамика.pdf
УДК 532 ББК 22.253.31 Ф196 Интернет-магазин http://shop.rcd.ru • физика • математика • биоло гия • нефтег азовые технологии Фалькович Г. Современная гидродинамика. — М.–Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2014. — 208 с. Учебник представляет минимум того, что каждый физик и инженер должен знать о механике жидкости и газа, и предназначен как для тех, кто незнаком с предметом, так и для тех, кто думает, что знаком. Материал проиллюстрирован многочисленными картинками и 35 задачами с подробными решениями. Для студентов и аспирантов, научных работников и инженеров, а также для всех, интересующихся, почему дует ветер, не падают птицы и вода выливается из перевернутого стакана. Книга имеет свою страницу в Интернете, где можно найти дополнительные объяснения, рисунки и видео, задать вопрос и получить ответ: http://www.weizmann.ac.il/complex/falkovich/fluid-mechanics ISBN 978-5-93972-977-2 Г. Фалькович, 2014 c c НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2014 http://shop.rcd.ru http://ics.org.ru ББК 22.253.31
Стр.4
Оглавление Предисловие ..... ...... ...... ...... ...... . vii Пролог .. ...... ...... ...... ...... ...... . xi ГЛАВА 1. Основные уравнения и стационарные течения .... . 1 1.1. Определения и основные уравнения .. .. .. .. .. ... .. 1 1.1.1. Определения .. ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 1 1.1.2. Уравнения движения идеальной жидкости . . . . . . . 3 1.1.3. Гидростатика .. ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 8 1.1.4. Изэнтропическое течение .. .. .. .. .. .. ... .. 10 1.2. Законы сохранения и потенциальные течения . . . . . . . . . 14 1.2.1. Потоки энергии и импульса . .. .. .. .. .. . . . . 14 1.2.2. Кинематика . . . ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 16 1.2.3. Теорема Кельвина .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. 17 1.2.4. Безвихревые и несжимаемые течения . . . . . . . . . . 19 1.3. Движение сквозь жидкость .. .. .. .. .. .. .. .. . . . . 25 1.3.1. Потенциальное обтекание тела . . . . . . . . . . . . . . 26 1.3.2. Движущийся шар .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. 27 1.3.3. Движущееся тело произвольной формы . . . . . . . . . 29 1.3.4. Квазиимпульс и присоединенная масса . . . . . . . . . 32 1.4. Вязкость .. .. .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 38 1.4.1. Парадокс обратимости . .. .. .. .. .. .. ... .. 38 1.4.2. Вязкие силы .. ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 39 1.4.3. Уравнение Навье –Стокса .. .. .. .. .. .. ... .. 41 1.4.4. Закон подобия . ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 44 1.5. Течение Стокса и след за телом .. .. .. .. .. .. ... .. 46 1.5.1. Медленное движение .. .. .. .. .. .. .. ... .. 47 1.5.2. Пограничный слой и явление отрыва . . . . . . . . . . 50 1.5.3. Превращения картины течения . . . . . . . . . . . . . . 53 1.5.4. Сила сопротивления и подъемная сила .. .. ... .. 55 ГЛАВА 2. Нестационарные течения .... ...... ...... . 63 2.1. Неустойчивости .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 63 2.1.1. Неустойчивость Кельвина –Гельмгольца . . . . . . . . 63
Стр.5
vi ОГЛАВЛЕНИЕ 2.1.2. Энергетическая оценка порога устойчивости . . . . . . 66 2.1.3. Закон Ландау . . ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 68 2.2. Турбулентность .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 70 2.2.1. Каскад . . . . . . . ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 72 2.3. Акустика .. .. .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 80 2.3.1. Звук . . . ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 80 2.2.2. Турбулентные течения .. .. .. .. .. .. .. ... .. 77 . . 2.3.2. Волна Римана . ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 84 2.3.3. Уравнение Бюргерса .. .. .. .. .. .. .. .. . . . . 87 2.3.4. Акустическая турбулентность . . . . . . . . . . . . . . 90 2.3.5. Число Маха . .. ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 92 ГЛАВА 3. Диспергирующие волны .... ...... ...... . 101 3.1. Линейные волны .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 102 3.1.1. Поверхностные гравитационные волны . . . . . . . . . 103 3.1.2. Вязкое затухание ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 106 3.1.3. Капиллярные волны . .. .. .. .. .. .. .. ... .. 108 3.1.4. Фазовая и групповая скорости волны . . . . . . . . . . 109 3.2. Нелинейные волны .. ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 114 3.2.1. Гамильтоновское описание .. .. .. .. .. .. . . . . 114 3.2.2. Нормальные формы гамильтонианов . .. .. ... .. 118 3.2.3. Неустойчивости волн .. .. .. .. .. .. .. ... .. 119 едингера . .. .. .. .. .. . . . . 121 3.3. Нелинейное уравнение Шр¨ 3.3.1. Вывод уравнения .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. 121 3.3.2. Модуляционная неустойчивость .. .. .. .. ... .. 124 3.3.3. Солитон, коллапс и турбулентность . . . . . . . . . . . 128 3.4. Уравнение Кортевега –де Вриза (КдВ) .. .. .. .. ... .. 134 3.4.1. Волны на мелкой воде . .. .. .. .. .. .. .. . . . . 134 3.4.2. Уравнение КдВ и солитон . .. .. .. .. .. ... .. 136 3.4.3. Метод обратной задачи рассеяния . . . . . . . . . . . . 139 ГЛАВА 4. Решения задач .... ...... ...... ...... . 145 4.1. Глава 1 . 4.2. Глава 2 . 4.3. Глава 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 145 . . ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 159 . . ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 169 Эпилог .. ...... ...... ...... ...... ...... . 181 Примечания ..... ...... ...... ...... ...... . 185 Литература ...... ...... ...... ...... ...... . 191 Предметный указатель ..... ...... ...... ...... . 193
Стр.6