В учебнике изложены основы кинематики, теории деформации, динамики и термодинамики сплошной среды. Представлен вывод интегральных и дифференциальных уравнений сохранения, а также уравнений на поверхностях разрыва. Даны основы тензорного исчисления и теории размерностей и подобия. Теоретические представления использованы для вывода базисных уравнений гидродинамики, теории упругости и пластичности, теории турбулентности и многофазных сред. Подробно рассмотрена кинетическая теория разреженных газов. Предназначен для студентов и аспирантов механико-математических, физических и физико-технических факультетов университетов, а также исследователей, работающих в области физики, механики, энергетики и разработки для технологий.
Обозначения физических и математических величин Сплошная среда и ее кинематика Основные гипотезы. Модель сплошной среды (континуума). Материальная точка и поля в механике сплошной среды. Лагранжево описание движения сплошной среды. Эйлерово описание движения сплошной среды. Скалярные, векторные и тензорные поля. Дифференцирование по пространственным координатам и времени. Установившиеся, неустановившиеся и потенциальные движения. Линия тока и траектория. Тензор деформаций. Тензор скоростей деформаций. Уравнение сохранения массы (неразрывности). Основы динамики сплошной среды. Силы и напряжения Силы и соответствующие им поля в МСС. Тензор напряжений. Уравнение импульса сплошной среды в точке. Уравнение момента количества движения. Главные напряжения, главные оси тензора напряжений, нормальные и касательные напряжения. Геометрические представления напряженного состояния. Субстанциональные производные по времени для тензора напряжений. Дифференциальные уравнения механики сплошной среды в криволинейных координатах. Интегральные, дифференциальные уравнения и уравнения на поверхностях разрыва, следующие из законов сохранения Три теоремы для интегралов по объемам и их граничным поверхностям от дифференцируемых функций. Интегральные и дифференциальные уравнения сохранения массы. Интегральные и дифференциальные уравнения сохранения импульса. Интегральные и дифференциальные уравнения сохранения момента количества движения. Интегральные и дифференциальные уравнения сохранения полной энергии. Дифференциальные уравнения для внутренней энергии — первый закон термодинамики. Интегральные и дифференциальные уравнения для внутренней энергии и энтропии. Общий вид дифференциальных и интегральных уравнений сохранения в механике сплошной среды. Уравнения сохранения на поверхности разрыва в сплошной среде. Поверхность ударного разрыва (ударный скачок). Ударная адиабата. Неклассические поверхности разрыва. Классические теории механики жидкости, газа и твердого деформируемого тела Система уравнений массы и импульса. Идеальные жидкость и газ. Потенциальное (безвихревое) течение идеальной несжимаемой жидкости. Линейно-вязкие и линейно-упругие среды. Линейно-вязкие изотропные жидкости. Закон Навье — Стокса. Гидростатика. Теплопроводность в неподвижной среде. Закон Гука для изотропной линейно-упругой среды. Теория пластичности. Дислокационная кинетика пластического деформирования. Распространение малых одномерных возмущений в идеальной жидкости (линейная теория). Теория функций комплексного переменного для анализа линейных волн в диссипативной среде (на примере вязкой сжимаемой жидкости или газа). Малые возмущения в изотропной линейно-упругой среде. Дифференциальные уравнения массы и импульса для одномерных движений с плоской, цилиндрической и сферической симметриями. Сферический пузырек в жидкости. Термодинамика сплошной среды Основные положения термодинамики. Первый закон термодинамики. Энтропия и цикл Карно для совершенного газа. Второй закон термодинамики. Энтропия для двухпараметрической жидкости или газа. Второй закон термодинамики и энтропия для многопараметрических сред. Энтропия и уравнения состояния для двухпараметрических жидкостей и газов. Экспериментальный метод определения уравнений состояния для двухпараметрических жидкостей или газов. Уравнения состояния идеальных сжимаемых сред. Многокомпонентный многоскоростной континуум для описания смесей. Термодинамика смесей с физико-химическими превращениями. Смесь газов. Преобразование энергии при физико-химических превращениях. Термодинамика необратимых процессов в однокомпонентных средах. Термодинамика необратимых процессов с химическими реакциями и диффузией. Третий закон термодинамики. Многофазные среды и турбулентные течения Главные допущения. Уравнения, описывающие микродвижение в гетерогенных средах. Осреднение в механике сплошной среды. Осредненные уравнения сохранения для отдельных фаз. Уравнения турбулентного течения вязкой жидкости. Уравнения механики бесстолкновительной монодисперсной смеси. Жидкость с пузырьками газа. Пористая среда, насыщенная жидкостью или газом. Уравнения гидродинамики океана. Статистическая динамика газов Разреженный газ. Функция распределения и осредненные параметры. Векторы потоков. Уравнение Больцмана. H-теорема Больцмана. Функция распределения Максвелла и термодинамическое равновесие. Начальные и граничные условия для функции распределения. Метод Чепмена — Энскога. Уравнения сохранения и уравнения переноса. Анализ размерностей физических величин Системы и классы систем единиц измерения. Анализ размерностей физических величин. Определяющие параметры и переход к безразмерным переменным. Физическое подобие. Применение метода теории размерностей к анализу процессов при обтекании неизменяемых тел. Автомодельные решения в теории взрыва. Приложение. Основы тензорного исчисления Приложение. Обобщенная δ-функция Дирака Список литературы. Предметный указатель.
Загрузить книгу «Механика сплошной среды. Кинематика. Динамика. Термодинамика. Статистическая динамика»
Внимание
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.