1.7. Закон импульса сил в потоке жидкости

В механике произведение массы тела m на его скорость c принято называть количеством движения или импульсом (лат.: толчок, удар), а произведение силы P на время t – импульсом силы I.

Применительно к потоку жидкости (сжим., несжим.) закон количества движения или импульса сформулировал в 1748 г. член Российской академии наук Эйлер:

“Количество движения жидкости массой m вдоль оси x изменяется только под действием импульса всех внешних сил, приложенных к жидкости в проекции на ось x”

(1.19)

При m = const. , тогда уравнение (1.19) даёт выражение, для определения суммы сил, действующих на поток жидкости

(1.20)

или в интегральном виде

- величина сил, возникающих в потоке жидкости вдоль оси x, равна произведению массового расхода на приращение скорости по оси x.

Силы, возникающие в потоке, определяются условиями конкретной задачи. Рассмотрим это на примере потока газа в реактивном двигателе (рис. 1.4): в камеру сгорания двигаля впрыскивается горючее и окислитель, которые в результате реакции горения преобразуются в газ (парогазовую смесь) высокого давления и температуры; в сопле, за счёт понижения давления – расширения газа до давления , газ ускоряется от незначительной скорости до сверхзвуковой скорости и выбрасывается в окружающую среду с давлением . Реакция сил, возникающих в потоке газа, на конструктивные элементы двигателя создеёт силу тяги T, перемещающую объект, на котором установлен двигатель.

Рис. 1.4. Схема потока и сил, действующих на поток

газа и стенки реактивного двигателя.

Реактивный двигатель (РД) и поток газа симметричны относительно оси x, следовательно все неуравновешенные силы будут действовать только вдоль оси x. Равнодействующая сил, действующих на поток газа, складывается из следующих составляющих:

- сила реакции потока газа на стенки РД,