Akademik

Трение

Трение: в аэро- и гидродинамике — касательные составляющие вектора поверхностных сил. Если в аэро- и гидродинамических задачах движение жидкости или газа исследуется на основе Навье — Стокса уравнений, то действие сил трения учитывается во всём поле течения, и согласование результатов расчётов с экспериментальными данными зависит от модели движущейся среды и точности численного интегрирования уравнений динамики вязкой жидкости. Расчётом единственным образом определяются структура потока и аэродинамические характеристики обтекаемого тела, в частности аэродинамическое сопротивление, составной частью которого является сопротивление трения.
При больших Рейнольдса числах, с которыми обычно приходится иметь дело в авиации, широко используется теория течений идеальной жидкости и теория пограничного слоя. Хотя в первом случае силы трения формально не рассматриваются, но проявление их действия учитывается в той или иной форме либо при постановке задачи, либо при установлении единственности и существования решения. В вязкой жидкости за счёт сил трения происходит обмен импульсами и энергией между её частицами; в идеальной жидкости такого обменного механизма нет, поэтому при постановке задачи обычно делается предположение, эквивалентное этому механизму, например вращение жидкости как твёрдого тела. Другой пример — подъёмная сила профиля, наличие которой, согласно Жуковского теореме, связано с циркуляцией скорости вокруг профиля, но само возникновение циркуляции скорости и определение её единственного значения из Чаплыгина — Жуковского условия обусловлены проявлением неидеальных свойств среды, то есть проявлением сил трения. Третий пример — прямая ударная волна; уравнения газовой динамики формально допускают два решения: первое соответствует скачкообразному переходу сверхзвукового потока в дозвуковой, второе — скачкообразному переходу дозвукового потока в сверхзвуковой. Анализ этой задачи с учётом сил трения указывает на реализуемость первого решения и на невозможность существования второго решения. При безотрывном обтекании распределение давления на поверхности тела, полученное в рамках теории идеальной жидкости, достаточно хорошо согласуется с экспериментом; для известного поля невязкого течения сопротивление трения обтекаемого тела оценивается на основе уравнений пограничного слоя. В совокупности эти результаты позволяют правильно определить его аэродинамические характеристики.