Прикладная гидромеханика

Изложены закономерности равновесия и движения жидкости и методы расчета гидродинамических задач. Подробно рассмотрены теории стационарных и нестационарных пространственных потенциальных течений, турбулентности, пограничного слоя и гидродинамического сопротивления. Широко освещены вопросы теории механического подобия, принципы моделирования и методы пересчета модельных данных на натуру.
Приведены экспериментальные методы исследования и расчеты из области кораблестроения.
Впервые в курсовом изложении рассмотрены взрывные и магнитогидродинамнческие течения капельной жидкости, теория и методы расчета их.
Книга предназначена для инженеров военно-морского, транспортного и промыслового флотов, специалистов судостроения, преподавателей, курсантов и студентов военно-морских, кораблестроительных и энергетических вузов.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Глава 1. Введение
§ 1. Гидромеханика
§ 2. Краткий очерк истории развития гидромеханики
§ 3. Объект изучения и методология гидромеханики
§ 4. Важнейшие механические свойства жидкости
§ 5. Силы, действующие на жидкость
Глава 2. Гидростатика
§ 1. Гидростатическое давление и его свойства
§ 2. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости
§ 3. Интегралы дифференциальных уравнений Эйлера
§ 4. Уравнения гидростатики для несжимаемой и сжимаемой жидкости
§ 5. Измерение гидростатического давления. Приведенная и пьезометрическая высоты давлений. Вакуумметрическая высота
§ 6. Определение силы давления на плоские стенки
§ 7. Определение силы давления на цилиндрические поверхности
§ 8. Закон Архимеда. Сила плавучести
Глава 3. Кинематика жидкости
§ 1. Методы изучения движения жидкости
§ 2. Поток жидкости. Поле скоростей в потоке. Линия тока. Трубка тока. Расход. Поле ускорений. Установившееся движение
§ 3. Уравнение неразрывности в переменных Эйлера
§ 4. Угловая скорость сдвига и угловая скорость вращения жидкости
§ 5. Деформация частиц жидкости при движении. Объемное расширение
§ 6. Вихрь. Вихревые шнуры. Вихревые линии и вихревые трубки. Безвихревое течение
§ 7. Циркуляция скорости. Теоремы о циркуляции скорости
§ 8. Определения поля скоростей по заданной системе вихрей. Поле скоростей вокруг одиночного вихря. Поле скоростей вокруг системы плоских вихрен. Формула Био-Савара для пространственных вихревых шнуров
Глава 4. Динамика невязкой жидкости
§ 1. Невязкая жидкость. Гидродинамическое давление в невязкой жидкости и его свойства
§ 2. Уравнения движения Эйлера
§ 3. Уравнения движения Громеки
§ 4. Уравнения движения Лагранжа
§ 5. Интеграл и уравнение Бернулли для установившегося вихревого движения несжимаемой жидкости. Измерительная трубка для скорости
§ 6. Интеграл и уравнение Эйлера — Бернулли для установившегося безвихревого движения несжимаемой жидкости
§ 7. Уравнения Бернулли и Эйлера — Бернулли для идеального газа. Скорость звука. Критическая скорость
§ 8. Интеграл и уравнение Лагранжа для несжимаемой жидкости
§ 9. Теоремы об изменении количества движения в потоке жидкости и момента количества движения
§ 10. Эйлерова форма уравнения изменения кинетической энергии в потоке невязкой жидкости
Глава 5. Плоское безвихревое движение несжимаемой жидкости
§ 1. Плоское безвихревое движение жидкости. Теорема о сохранении циркуляции скорости в потенциальном потоке. Сетка течения
§ 2. Уравнение Лапласа для потенциала скорости и функции тока. Комплексный потенциал. Задача обтекания. Определение давлений в плоском безвихревом потоке несжимаемой жидкости
§ 3. Метод наложения потоков. Потенциальные потоки с простыми граничными условиями
§ 4. Обтекание круглого цилиндра
§ 5. Метод конформных отображений. Обтекание профилей НЕЖ. Гипотеза С. А. Чаплыгина о безотрывном обтекании задней кромки профиля. Обтекание крыла произвольной формы
§ 6. Теорема Н. Е. Жуковского о подъемной силе. Формулы С. А. Чаплыгина. Постулат Жуковского — Чаплыгина. Расчетные формулы для подъемной силы и ее момента. Коэффициент подъемной силы и ее момента
§ 7. Отрывное обтекание. Метод Жуковского — Кирхгофа
§ 8. Вихревой метод решения задач обтекания. Интегральное уравнение для функции тока
§ 9. Методы электрогидродинамической и магннтогидродинамической аналогий
§ 10. Графический метод построения плоских течений
Глава 6. Трехмерное потенциальное течение несжимаемой жидкости
§ 1. Основные уравнения трехмерного потенциального течения несжимаемой жидкости. Осесимметричное течение. Функция тока для осесимметричного течения.
Методы решения уравнений трехмерного и осесимметричного течений
§ 2. Потенциал источника и диполя. Непрерывное распределение источников и диполей. Ньютонов потенциал. Потенциал простого и двойного слоя
§ 3. Потенциал скоростей течения, вызываемого системой вихревых шнуров. Потенциал скорости и функция тока вихревого кольца
§ 4. Обтекание сферы. Продольное и поперечное обтекание эллипсоида вращения
§ 5. Продольное и поперечное бесциркуляционное обтекание тел вращения большого удлинения. Метод источников и стоков. Результаты машинного расчета
§ 6. Вихревой метод расчета бесциркуляционного обтекания тел вращения
§ 7. Главный вектор сил, действующих на тело вращения. Подъемная сила и индуктивное сопротивление тел вращения
§ 8. Циркуляционное обтекание тел вращения. Пакеты вихрей. Определение расчетной циркуляции. Постулат о безотрывности обтекания
§ 9. Циркуляционное обтекание крыла (руля) конечного размаха. Вихревая система крыла. Подъемная сила и индуктивное сопротивление в безграничном потоке. Руль с минимальным индуктивным сопротивлением. Подводное крыло. Влияние свободной поверхности. Подъемная сила, индуктивное и волновое сопротивление подводного крыла конечного размаха
§ 10. Равномерное движение корабля в надводном положении и вблизи свободной поверхности. Корабельные волны. Определение волнового сопротивления корабля. Метод Н. Е. Кочина
§ 11. Гидродинамическое поле корабля при равномерном его движении
§ 12. Неравномерное и криволинейное движение твердого тела в невязкой несжимаемой жидкости. Инерционная гидродинамическая сила давления жидкости на тело и ее момент. Присоединенное количество движения и присоединенная кинетическая энергия. Присоединенные массы и их моменты
§ 13. Коэффициенты характеристических функций для цилиндра, шара, эллипсоида вращения, тела вращения большого удлинения и других тел
§ 14. Дифференциальные уравнения неравномерного и криволинейного движения трехосного эллипсоида в неограниченной невязкой жидкости
Глава 7. Динамика вязкой жидкости
§ 1. Вязкая жидкость. Напряжения в вязкой жидкости
§ 2. Уравнения движения вязкой жидкости в напряжениях
§ 3. Закон Ньютона о трении в жидкости. Значение касательных напряжений. Гидромеханическое давление.
Значение нормальных напряжений
§ 4. Дифференциальные уравнения движения вязкой жидкости. Начальные и граничные условия
§ 5. Интеграл и уравнение Бернулли для вязкой несжимаемой жидкости
§ 6. Точные решения уравнений движения вязкой несжимаемой жидкости для частных задач
§ 7. Общая характеристика приближенных решений уравнений движения вязкой несжимаемой жидкости. Движение шара. Гидродинамическая теория смазки
Глава 8. Ламинарный и турбулентный режимы течения вязкой жидкости
§ 1. Ламинарный и турбулентный режимы течения вязкой жидкости. Критерий Рейнольдса. Режим течения вблизи стенок
§ 2. Пульсация скоростей и напряжений при турбулентном режиме течения. Принципы осреднения истинных скоростей и давлений. Пульсацнонные добавки. Параметры, определяющие степень турбулентности
§ 3. Дифференциальные уравнения осредненного турбулентного движения жидкости. Турбулентные напряжения
§ 4. Гипотезы по определению турбулентных напряжений
Глава 9. Механическое подобие потоков жидкости
§ 1. Сущность и задачи экспериментальных исследований движения жидкости. Значение теории подобия. Геометрическое, кинематическое и динамическое подобие потоков жидкости
§ 2. Подобие течений вязкой жидкости, подчиняющихся уравнениям Эйлера — Стокса. Критерии подобия. Оп-ределяющие и неопределяющие критерии подобия
§ 3. Подобие осредненных турбулентных течений, подчи-няющихся уравнениям Рейнольдса. Критерии подобия. Определяющие и неопределяющие критерии подобия. Общая формула для силы сопротивления
§ 4. Частные случаи подобия потоков вязкой жидкости. Автомодельные области. Пересчет модельных данных на натуру
Глава 10. Движение жидкости в трубах
§ 1. Плавноизменяющееся движение. Распределение давлений и потенциальная энергия потока в сечении. Средняя скорость, количество движения и кинетическая энергия потока в сечении
§ 2. Уравнение Бернулли для плавноизменяющегося движения при установившемся и неустановившемся течении
§ 3. Равномерный поток. Уравнение динамического равновесия для равномерного потока. Ламинарный поток в трубе круглого сечения
§ 4. Турбулентный поток несжимаемой жидкости в трубе. Зависимости для поля скоростей и касательных напряжений. Значения коэффициентов трения. Учет влияния шероховатости. Расчетные зависимости для труб некруглого сечения
§ 5. Установившийся поток газа в трубе круглого сечения. Расчетные зависимости для перепада давления и коэффициента трения
§ 6. Местные сопротивления в трубах
§ 7. Методика гидродинамического расчета систем трубопроводов
Глава 11. Теория пограничного слоя
§ 1. Пограничный слой в потоках вязкой жидкости. Спутный поток. Основные характеристики течения в слое.
§ 2. Дифференциальные уравнения течения несжимаемой жидкости в ламинарном пограничном слое. Методы решения этих уравнений
§ 3. Уравнение изменения количества движения в ламинарном пограничном слое. Методы решения этого уравнения
§ 4. Ламинарный пограничный слой на пластине, продольно обтекаемой несжимаемой жидкостью. Пограничный слой на эллиптическом цилиндре и профиле НЕЖ
§ 5. Нестационарный, ламинарный пограничный слой
§ 6. Переход ламинарного режима в пограничном слое в турбулентный. Методы определения точки потери устойчивости и точки перехода § 7. Основные уравнения турбулентного пограничного слоя. Методы решения их
§ 8. Турбулентный пограничный слой на гладкой продольно обтекаемой пластине. Сила сопротивления такой пластины
§ 9. Турбулентный пограничный слон на крыловых профилях и телах вращения. Отрыв пограничного слоя
§ 10. Влияние общей шероховатости на параметры пограничного слоя. Сопротивление шероховатой пластины
§ 11. Методы управления пограничным слоем. Затягивание ламинарного участка слоя. Предотвращение отрыва слоя. Ламинаризация течения в слое
Глава 12. Теория расчета гидродинамических сил и их моментов при движении тел в вязкой несжимаемой жидкости
§ 1. Главный вектор и главный момент гидродинамиче¬ских сил, действующих на тело при неравномерном и криволинейном движении его в вязкой несжимаемой жидкости. Сила плавучести, инерционная, волновая и вязкостная гидродинамические силы и их моменты Составляющие гидродинамических сил и их моментов в скоростной и связанной системах координат
§ 2. Методология определения гидродинамических сил и их моментов при неравномерном и криволинейном движении тела в вязкой несжимаемой жидкости. Гипотеза локальности. Вращательные и инерционные составляющие коэффициентов сил и моментов. Гипотеза стационарности
§ 3. Дифференциальные уравнения неравномерного и кри-волинейного движения тела в вязкой жидкости. Движение эллипсоида. Продольное и поперечное движение тела вращения
§ 4. Определение позиционных подъемной силы и силы дрейфа и их моментов. Экспериментальные методы
§ 5. Определение позиционной силы сопротивления и ее момента. Сила сопротивления трения и сила сопротивления давления. Составляющие силы сопротивления трения
§ 6. Определение позиционной силы сопротивления давления. Составляющие этой силы. Вихревое сопротивление при безотрывном и отрывном режимах обтекания. Коэффициенты моментов составляющих силы сопротивления давления
§ 7. Методы определения вращательных коэффициентов вязкостных и волновых гидродинамических сил и их моментов
Глава 13. Основы теории взрывных течений жидкости
§ 1. Гидродинамические процессы подводного взрыва
§ 2. Основные уравнения взрывных течений. Граничные условия на поверхности газовой сферы. Условия динамической совместности на фронте ударной волны
§ 3. Подводный взрыв в безграничной жидкости
§ 4. Отражение ударных волн подводного взрыва от преград, свободной поверхности и дна водоема
§ 5. Дифракция ударных волн (обтекание преград ударными волнами). Уравнения взрывных течений в акустическом приближении
Глава 14. Основы теории магнитогидродинамических течений жидкости
§ 1. Магнитогидродинамические течения. Электромагнитные силы в потоках жидкости
§ 2. Основные уравнения магнитогидродинамических течений жидкости
§ 3. Ламинарное магннтогидродинамическое течение жидкости в каналах
§ 4. Ламинарный пограничный слой при обтекании пластины проводящей жидкостью в поперечном магнитном поле
§ 5. Устойчивость магнитогидродинамических течений. Переход ламинарного режима течения в турбулентный
§ 6. Турбулентное магннтогидродинамическое течение в каналах
§ 7. Турбулентный пограничный слой при обтекании пластины проводящей жидкостью в поперечном магнитном поле
Литература