Газодинамика

В учебном пособии излагаются базовые сведения по выводу и использованию основных моделей жидких и газообразных сред для выполнения аналитических, численных и экспериментальных исследований. Последовательно рассматриваются следующие темы: молекулярно-кинетическая теория газов, использование законов сохранения для вывода дифференциальных уравнений движения жидких и газовых сред, особенности работы с моделями несжимаемых жидкостей, основы газовой динамики. Изложение основ молекулярно-кинетической теории демонстрирует прямую связь между принципами классической механики и гидроаэродинамики. Пособие содержит контрольные задания. Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям образовательных программ бакалавриата 01.03.03 «Механика и математическое моделирование» (дисциплина «Экспериментальные методы в гидроаэродинамике») и 01.03.02 «Прикладная математика и информатика» (дисциплина «Механика жидкости и газа: теория и компьютерный эксперимент»).

Монография посвящена важной проблеме современности – изучению формирования концентраций и потоков одного из главных «парниковых» газов – метана. В монографии проанализированы и обобщены данные литературы и собственные материалы, касающиеся влияния различных природных и антропогенных факторов на образование, окисление и концентрации метана в водных экосистемах, а также его эмиссию в системе «донные отложения – вода – атмосфера». Монография представляет интерес для научных работников, преподавателей, студентов и специалистов в области гидрологии, океанологии, экологического мониторинга водных объектов и охраны окружающей среды. Она может быть полезна также студентам высших учебных заведений соответствующих специальностей и служить в качестве учебного пособия.

В методическом пособии рассматривается метод Клемана и Дезорма. Приводится методика эксперимента по определению отношения теплоёмкости воздуха при постоянном давлении к теплоёмкости воздуха при постоянном объёме на основе данного метода. Для студентов физических специальностей дневной формы обучения.

В методическом пособии рассматривается явление внутреннего трения в газах. Приводится вывод формулы Пуазейля и методика эксперимента по определению коэффициента вязкости газа капиллярным вискозиметром. Для студентов физических специальностей дневной формы обучения.

Освещены теоретические основы гидравлики и их практическое приложение, относящееся к вопросам равновесия жидкости и газа, движения несжимаемых (и сжимаемых жидкостей) в трубопроводах и резервуарах, истечения через отверстия и насадки. Подробно рассматриваются физические свойства жидкостей (сжимаемых и несжимаемых), понятие о газовых законах и их применении. Приводятся особенности гидравлического расчета коротких и длинных трубопроводов, водопроводных сетей, применяющихся для решения практических вопросов систем подачи и распределения воды. Рассмотрены основы теории подобия и вопросы моделирования гидравлических явлений. Каждая глава дополнена примерами решения задач, основное назначение которых – помочь изучающему основы гидравлики (основы механики жидкости и газа), выработать навыки применения теории в решении конкретных задач и освоить методику проведения гидростатических, гидродинамических а также газодинамических расчетов. Книга предназначена для студентов строительного направления, а также студентов, изучающих дисциплину «Механика жидкости и газа», работников систем коммунальных, энергосбытовых служб и техносферной безопасности.

Изучены вопросы структуры макромолекул углей и метана, природные свойства углей, ресурсы метана углегазовых месторождений России, метаноносности пластов угля, влияние глубины залегания угольных пластов на их метаносодержание и газоотдачу в горные выработки и дегазационные скважины. Исследована метанообильность угольных шахт и выемочных полей, методы прогноза интенсивности выделения метана в шахтах. Приведены фактические данные о метаноносности угольных пластов, метанообильности выемочных участков, интенсивности извлечения метана из пластов угля средствами дегазации с учетом петрографического состава углей. Изучены газодинамические процессы выделения метана в горные выработки газообильных шахт и их дегазационные системы. Исследована метановая опасность при подземном способе разработки метаносодержащих пластов угля, фрикционных искрениях и накоплениях метана в выработанных пространствах. Для научных и инженерно-технических работников угольной промышленности, а также студентов горного профиля.

Изложены законы термодинамики и газодинамики, термодинамические и газодинамические процессы. Рассмотрены основы теории подобия и конвективного теплообмена, вопросы истечения газов и пара, газодинамики струй и всасывающих факелов, а также аэродинамики зданий. Представлены законы теплопроводности при стационарном и нестационарном режимах. Приведены основные положения теории пограничного слоя, потенциальных течений несжимаемой жидкости. Для студентов и аспирантов газовых, машиностроительных и горных вузов. Может быть полезно инженерно-техническим и научным работникам газовой и горнорудной промышленности

Рассмотрены базовые теоретические вопросы гидрогазодинамики. Приведены основные уравнения газовой динамики. Описаны аналитические решения для течений с простыми и ударными волнами, возникающими при движении поршня в трубе с идеальным газом, и для задачи о распаде разрыва. Адресовано студентам НГТУ, изучающим соответствующие дисциплины в рамках образовательной программы по специальности 020301 «Техносферная безопасность» и 170501 «Боеприпасы и взрыватели».

В учебном пособии даны условия заданий, а также кратко излагается теоретический материал, необходимый для получения практических навыков решения задач динамики полета летательных аппаратов. Основная часть заданий скомпонована по главам аналогично соответствующим разделам ранее изданного учебного пособия «Динамика полета». Ч. 1.4. 2. Кроме того, в работе приводится содержание курсового проекта и трех практических работ по динамике полета. Работа предназначена для студентов III, IV курсов ФЛА направлений «Баллистика и гидроаэродинамика», «Авиастроение», «Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей», изучающих курс «Динамика полета». Кроме того, пособие может быть полезно при курсовом и дипломном проектировании.

Рассмотрены схемы холодильных установок, применяющихся на газовозах. Показаны характерные конструктивные особенности отдельных элементов систем охлаждения и повторного сжижения газов. Приведены особенности эксплуатации газовозов. Дана оценка основным аварийным ситуациям, которые возможны на судах данного типа. Изложены физико-химические свойства газов, перевозимых водным транспортом, а также прикладные вопросы термодинамики. Для студентов, обучающихся по программе 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок».

Рассмотрены общие законы покоя и движения жидкости и газа: гидроаэростатика, кинематика, динамика одномерного движения, гидравлические сопротивления. Показано применение общих законов гидравлики к расчету частных случаев движения: истечение через отверстия и насадки, в напорных трубопроводах, открытых каналах и лотках и фильтрация сквозь пористую среду. Предназначено для самостоятельного изучения дисциплины «Гидравлика» студентами направления 550100 «Строительство» дневной, вечерней и заочной форм обучения.

Монография относится к актуальной области математического моделирования в современных задачах физики плотной плазмы. Изложены математические вопросы магнитной газодинамики, представлены численные модели соответствующих физических процессов. При исследовании двумерных МГД-течений специальное внимание уделено роли и моделированию эффекта Холла. Обсуждаются особенности численного решения МГД-задач. Приведены примеры расчетов магнитных ловушек для удержания плазмы и дан подробный обзор моделей ускорения плазмы магнитным полем в каналах. Для научных работников, аспирантов и студентов старших курсов, интересующихся МГД-моделированием плазмы, в том числе начинающих работать в этой области и не имеющих узкоспециальной подготовки.

Рассмотрены расчеты горения по составу топлива и по известному составу отходящих газов, расчет температуры горения, приведены примеры расчетов и контрольные задания. Для студентов теплоэнергетических и теплотехнических направлений подготовки.

Учебное пособие содержит элементы кинетической теории газов, необходимые для моделирования неравновесных течений смесей, содержащих молекулы углекислого газа. Представленные теоретические материалы и практические рекомендации по их применению полезны для решения многих современных задач физической газодинамики. Аудитория, для которой предназначено данное учебное пособие, состоит из студентов, специализирующихся по физической газодинамике и неравновесной физико-химической кинетике, аспирантов, выполняющих диссертационные работы по указанной тематике, и научных работников, занимающихся изучением неравновесных течений смесей многоатомных газов.

Обобщается опыт моделирования турбулентных струйных течений на основе подходов различной степени сложности: статистические модели, основанные на представлении о переносе квазичастицами комплексов газодинамических параметров в заданную точку пространства зоны турбулентного смешения струи с окружающей средой; модели, основанные на решении осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса; современные подходы к моделированию турбулентных течений, такие как моделирование крупных вихрей. Разработанные модели позволяют путем проведения вычислительного эксперимента оптимизировать процессы переноса и горения в турбулентных струях, синтезировать струйные течения, обладающие заданными свойствами, а также дать практические рекомендации по организации струйных течений в технических и технологических приложениях. Монография предназначена научным работникам, специализирующимся в области вычислительной газодинамики струйных течений, инженерно-техническим работникам, занимающимся проектированием устройств и процессов, ориентированных на струйные технологии, а также аспирантам и магистрантам соответствующих направлений подготовки.

Представлены результаты экспериментального исследования взаимодействия звука с дозвуковыми и сверхзвуковыми турбулентными струями. На приводимых в альбоме теневых фотографиях рассматривается широкий круг вопросов, связанных с возникновением и развитием возмущений, излучением волн Маха такими возмущениями, возникновением, развитием, взаимодействием и разрушением кольцевых и косых вихрей и вихрей Тейлора-Гёртлера, излучением звука вихрями и т. д. Для аспирантов и студентов в учебных курсах, рассматривающих вопросы газодинамики, турбулентности и аэроакустики, для научных работников в области аэроакустики. Рекомендовано Учебно-методическим объединением высших учебных заведений Российской Федерации по образованию в области прикладных математики и физики в качестве учебного пособия хля студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Прикладные математика и физика» или по другим смежным направлениям и специальностям в области естественных наук, техники и технологий.

Освещены теоретические основы гидравлики и их практическое приложение, относящееся к вопросам равновесия жидкости и газа, движения несжимаемых (и сжимаемых жидкостей) в трубопроводах и резервуарах, истечения через отверстия и насадки. Подробно рассматриваются физические свойства жидкостей (сжимаемых и несжимаемых), понятие о газовых законах и их применении. Приводятся особенности гидравлического расчета коротких и длинных трубопроводов, водопроводных сетей, применяющихся для решения практических вопросов систем подачи и распределения воды. Рассмотрены основы теории подобия и вопросы моделирования гидравлических явлений. Каждая глава дополнена примерами решения задач, основное назначение которых – помочь изучающему основы гидравлики (основы механики жидкости и газа), выработать навыки применения теории в решении конкретных задач и освоить методику проведения гидростатических, гидродинамических а также газодинамических расчетов. Книга предназначена для студентов строительного направления, а также студентов, изучающих дисциплину «Механика жидкости и газа», работников систем коммунальных, энергосбытовых служб и техносферной безопасности.

Рассмотрены теоретические основы механики жидкости и газа, в том числе статика и кинематика жидкостей и газов, а также элементы газовой динамики. Приведен ряд практических приложений теории, включая методы анализа установившихся течений жидкости в пористых средах, трубопроводных системах, открытых каналах, а также при истечении из отверстий и насадок. Для студентов вузов по техническим и технологическим специальностям. Может быть полезно магистрантам, аспирантам, студентам физических специальностей, преподавателям и практическим работникам.

Вторая часть книги посвящена обобщению многолетнего мирового опыта разработки и применения промышленных пневмоимпульсных технологий, основанных на использовании газодинамических установок кратковременного действия. Рассмотрены практические и теоретические аспекты проектирования быстродействующих пневмоимпульсных устройств и их элементов. Приведено подробное описание конструкций пневмоимпульсных генераторов, разработанных для использования в различных отраслях промышленности, с обсуждением их достоинств и недостатков. Большую часть книги занимает описание различных пневмоимпульсных технологий, используемых в промышленности. Указаны перспективные направления развития и применения пневмоимпульсных технологий. Книга рассчитана на научных сотрудников, студентов и инженерно-технических специалистов, стремящихся освоить и использовать новые подходы к решению сложных практических проблем.

Книга посвящена изложению многолетнего опыта разработки, создания и использования газодинамических установок кратковременного действия для аэродинамических экспериментов. Приведено подробное описание конструкций газодинамических установок, разработанных автором для экспериментальных исследований в диапазоне от трансзвуковых до гиперзвуковых скоростей. Рассмотрены практические вопросы проектирования основных элементов газодинамических установок. Для теоретического анализа рабочих процессов в процессе проектирования используется гипотеза квазистационарности, правомерность применения которой подтверждается результатами экспериментов. Большое внимание уделяется проблемам точности измерений в быстропротекающих аэродинамических экспериментах. Приведены примеры применения установок кратковременного действия для исследования различных проблем газотермодинамики перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов. Книга рассчитана на научных сотрудников, инженерно-технических специалистов и студентов, специализирующихся в области экспериментальной аэродинамики больших скоростей.