Основные методы и постулаты аэрогазодинамики

Для решения выдвигаемых задач в МЖГ, так же как и в теоретической механике, применяются точные и приближенные приемы интегрирования основных дифференциальных уравнений движения, переноса тепла и др. Для получения суммарных характеристик явлений используются общие теоремы механики. Большая сложность явлений вынуждает МЖГ широко использовать эксперимент, обобщение результатов которого приводит к эмпирическим закономерностям, а иногда и к полуэмпирическим теориям.

Строгая математическая постановка задач МЖГ приводит к сложным системам дифференциальных уравнений в частных производных, решение которых с требуемой точностью возможно только на ЭВМ. Необходимость обобщения результатов расчета и установления простых закономерностей, которые могли, хотя бы только качественно, ориентировать исследователя в его поисках, заставляет продолжать развивать различные приближенные методы, имеющие преимущество наглядности.

Невозможность непосредственного использования уравнений для изучения хаотических (случайных) турбулентных движений жидкости или газа привела к созданию статистических методов исследования.

Гидроаэродинамический эксперимент прочно вошел в обиход лабораторий, НИИ, заводов и вузов. Теоретически изучают лишь простейшие, схематизированные случаи движения жидкости или газа, выясняя на них принципиальную сущность явлений и основные тенденции его развития, а правильность выводов теории проверяют на опыте. Реальные же задачи обычно решаются с помощью эксперимента, позволяющего быстро ответить на конкретные вопросы практики, глубже проникнуть в сущность явления, дополнить и углубить саму теорию. При этом теория учит, как ставить эксперимент, как наиболее точно проводить измерения и обобщать результаты отдельных экспериментов на целые классы явлений. В этом непрерывном взаимодействии теории и эксперимента заключается мощь современной МЖГ, причина ее быстрого развития находится в тесной связи с практическими запросами техники.

Выделим основные предположения и постулаты МЖГ:

1. Справедливость классической механики – механики Ньютона. Это означает, что исследуются движения, скорости которых намного меньше скорости света, и что рассматриваются объекты значительно большие объектов микромира, изучаемых квантовой механикой.

2. Евклидовость пространства. Означает, что физическое действительное пространство, в котором рассматривается течение жидкости или газа, может быть заменено математическим пространством, в котором положение точек определяется с помощью декартовой системы координат и всюду определено расстоянием между точками как

3. Абсолютность времени. Означает, что время течет одинаково для всех наблюдателей независимо от того, двигаются они или нет.

4. Справедливость классической термодинамики. Здесь, в частности, имеется ввиду, что в условиях термодинамического равновесия состояние среды можно определить с помощью нескольких макроскопических параметров (скорость, давление и др.). Если время релаксации (установления термодинамического равновесия) очень мало по сравнению со временем заметного изменения макроскопических параметров газа, то в окрестности каждой точки мы будем иметь дело со средой, находящейся в состоянии термодинамического равновесия.

5. Сплошность среды (непрерывность физических свойств при переходе от одной точки к другой).