Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

«Николай Егорович Жуковский»

Введение

Николай Егорович Жуковский (5 [17] января 1847, с. Орехово (ныне Владимирской области) - 17 марта 1921, Москва) - русский учёный, создатель аэродинамики как науки.

Заслуженный профессор Московского университета, профессор теоретической механики Императорского Московского технического училища (с 1918 - Московского высшего технического училища); член-корреспондент Императорской Академии наук по разряду математических наук (1894).

1. Биография

жуковский аэродинамика постулат функция

Родился в деревне Орехово под Владимиром (ныне Собинский район Владимирской области) в семье инженера. В феврале 1858 года Николай Жуковский поступил в 4-ю Московскую гимназию. Учась в гимназии, Жуковский мечтал стать - как отец - инженером-путейцем, учиться в Петербургском институте путей сообщения, но этого не позволили весьма ограниченные средства его родителей; плата за обучение в Московском университете была существенно ниже. Поэтому, закончив в 1864 году гимназию с серебряной медалью, Николай Жуковский без экзаменов был зачислен на физико-математический факультет Московского университета. По окончании университета в 1868 году, пытался учиться в Петербургском институте путей сообщения, но неуспешно. 15 августа 1870 года Жуковский занял место преподавателя физики во 2-й женской гимназии вместо уехавшего в Одессу профессора физики Н.А. Умова. В 1871 году сдал магистерские экзамены и стал преподавать математику (с конца 1871 года) и механику (сначала 1872 года) в Московском высшем техническом училище; 14 сентября 1874 года Жуковский утверждён доцентом кафедры аналитической механики училища; 4 ноября 1876 года состоялась публичная защита магистерской диссертации; 30 апреля 1882 года Жуковский защитил диссертацию на степень доктора прикладной математики, представив работу «О прочности движения». С 1886 года Н.И. Жуковский - экстраординарный профессор Московского университета по кафедре прикладной математики.

В 1890 году появилась публикация в Математическом сборнике Московского университета большой работы «Видоизменение метода Кирхгофа для определения движения жидкости в двух измерениях при постоянной скорости, данной на неизвестной линии тока».

Работы Жуковского в области аэродинамики явились источником основных идей, на которых строится авиационная наука. Он всесторонне исследовал динамику полёта птиц, 3 ноября 1891 года сделал доклад «О парении птиц». В 1892 году сделал доклад «По поводу летательного снаряда Чернушенко»; составив основные уравнения динамики для центра тяжести планирующего тела (то есть, при постоянном угле атаки), Жуковский нашёл траектории при различных условиях движения воздуха, в том числе теоретически предсказал возможность мёртвой петли^[1].

С 1893 года - действительный статский советник. В 1894 году Жуковский был избран членом-корреспондентом Академии наук.

В 1897-1898 годах Н.И. Жуковский исследовал причины возникновения аварий в Московском водопроводе; 21 февраля 1898 года сделал на собрании ученых и инженеров в Политехническом обществе доклад о явлениях гидравлического удара, вскрыв его механизм, вывел формулы, связывающие скорость течения, давление, плотность и радиус трубы, зависящие от времени и расстояния рассматриваемого сечения от выбранного начала координат. Осенью 1898 года на Х съезде русских естествоиспытателей и врачей Жуковский прочитал обзорный доклад «О воздухоплавании».

В 1904 году Жуковский открыл закон, определяющий подъёмную силу крыла самолёта; определил основные профили крыльев и лопастей винта самолёта; разработал вихревую теорию воздушного винта.

В 1905 году он был избран президентом Московского математического общества.

15 ноября 1905 года Жуковским был прочитан доклад «О присоединенных вихрях», заложивший теоретическую основу развития методов определения подъемной силы крыла аэроплана; в 1906 году он опубликован в виде отдельной научной работы.

В техническом училище в 1908 году он создал Воздухоплавательный кружок, из которого впоследствии вышли многие известные деятели авиации и техники: А.А. Архангельский, В.П. Ветчинкин, Г.М. Мусинянц, Г.Х. Сабинин, Б.С. Стечкин, А.Н. Туполев, Б.Н. Юрьев; в 1909 году Жуковский возглавил создание аэродинамической лаборатории в Московском высшем техническом училище.

При его активном участии были созданы Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), Московский авиатехникум (Военно-воздушная академия).

В ознаменование 50-летия научной деятельности Жуковского и больших заслуг его как «отца русской авиации» в 1920 году был издан декрет Совета Народных Комиссаров за подписью В.И. Ленина об учреждении премии им. Н.Е. Жуковского за лучшие труды по математике и механике, об издании трудов Жуковского, а также о ряде льгот для самого учёного.

Похоронен на кладбище Донского монастыря в Москве.

2. Отрицание теории относительности

В своей речи «Старая механика в новой физике», произнесённой 3 марта 1918 года в Московском математическом обществе, Жуковский, в частности, сказал:

…Эйнштейн в 1905 г. стал на метафизическую точку зрения, которая решение прилегающий к рассматриваемому вопросу идеальной математической проблемы возвела в физическую реальность. …Я убежден, что проблемы громадных световых скоростей, основные проблемы электромагнитной теории разрешатся с помощью старой механики Галилея и Ньютона. … Мне сомнительна важность работ Эйнштейна в этой области, которая обстоятельно была исследована Абрагамом на основании уравнений Максвелла и классической механики. ^[2]

Жуковский поддержал деятельность Н.П. Кастерина по выводу уравнений Максвелла в классической форме. Жуковский упомянул доклад Кастерина в Петроградскую Академию наукоб анализе опытов Бехерера над полетом в-частиц, выделяющихся из радия, и их несоответствие формуле Эйнштейна. Жуковский предположил в этой речи, что механику эфираможно построить на основе классических представлений, используя аналогию трубок Фарадея с вихрями несжимаемой жидкости.^[2]

3. Память

§ В связи со 100-летием со дня рождения Жуковского в январе 1947 года Совет Министров СССР учредил 2 ежегодные премии им. Н.Е. Жуковского, стипендии им. Н.Е. Жуковского для студентов старших курсов Московского университета, Московского авиационного института и МВТУ им. Н.Э. Баумана; в Москве и городе Жуковском Московской области сооружены памятники учёному, создан научно-мемориальный музей Жуковского в Москве, реставрирован дом-музей на родине Жуковского.

§ Имя Н.Е. Жуковского присвоено академии Военно-воздушных сил - «Военно-воздушная инженерная академия имени профессора Н.Е. Жуковского» (г. Москва), позднее преобразованной в «Военно-воздушную академию имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина».

§ Имя Н.Е. Жуковского присвоено Национальному аэрокосмическому университету «Харьковский авиационный институт» имени Н.Е. Жуковского

§ Имя Н.Е. Жуковского в 1962 г. было присвоено Омскому авиационному техникуму (Омский авиационный колледж им. Н.Е. Жуковского)

4. Функция Жуковского - конформное отображение, используемое для понимания некоторых принципов профиля крыла. Названа в честь Николая Жуковского, русского учёного, создателя аэродинамики.

Функция Жуковского определяется как преобразование комплексной плоскости с формулой

Она относится к классическим элементарным функциям комплексного анализа, так как большинство тригонометрических и гиперболических функций представимы в виде суперпозиции экспоненты и функции Жуковского.

Применение её в аэродинамике основано на том факте, что функция Жуковского отображает окружность на некую замкнутую кривую, подобную профилю самолетного крыла в разрезе. Вариацией радиуса и положения круга относительно можно менять угол изгиба и толщину крыла.

Расчёт потенциального потока для окружности (в двумерном случае) выполняется достаточно просто. Далее можно применить к результату преобразование Жуковского и получить потенциальный поток для профиля крыла, соответствующего данной окружности. И на основании его делать выводы о подъёмной силе, сопротивлении…

5. Преобразование Кармана - Трефтца

Для более тонкого построения применяется представление функции Жуковского в виде суперпозиции трех функций, в каждой из которых может присутствовать некий параметр. Вкупе с вариацией отображаемого круга так называемая обобщенная функция Жуковского или преобразование Кармана - Трефтца представляет собой мощный инструмент для моделирования:

, где

,

,

.

6. Теорема Жуковского - теорема о подъёмной силе тела, обтекаемого плоскопараллельным потоком идеальной жидкости или газа. Сформулирована Н.Е. Жуковским в 1904 году.

Формулировка теоремы:

Подъёмная сила крыла бесконечного размаха равна произведению плотности газа (жидкости), скорости газа (жидкости), циркуляции скорости потока и длины выделенного отрезка крыла. Направление действия подъёмной силы получается поворотом вектора скорости набегающего потока на прямой угол против циркуляции.

В формульном виде:

, где

§ - подъёмная сила,

§ - плотность жидкости,

§ - скорость потока жидкости на бесконечности,

§ - циркуляция скорости (вектор направлен перпендикулярно плоскости профиля, направление вектора зависит от направления циркуляции),

§ - длина отрезка крыла (перпендикулярно плоскости профиля).

Данная теорема явилась основой для построения современной теории крыла и гребного винта. Она даёт возможность рассчитать подъёмную силу крыла конечного размера, тягугребного винта, нагрузку на лопатки турбины и так далее.

Примечание. Можно вывести из принципа Бернулли и из формулы для сил давления.

7. История

До Жуковского возникновение подъёмной силы объяснялось ударной теорией Ньютона, описывающей ударяющиеся об обтекаемое тело не связанные друг с другом частицы воздуха. Данная теория даёт заниженное значение подъёмной силы крыла.

Жуковский впервые представил открытый им осенью 1904 года механизм образования подъёмной силы крыла на заседании Математического общества 15 ноября 1905 года.^[1]

Положения теоремы были опубликованы в работах «О падении в воздухе лёгких продолговатых тел, вращающихся около своей продольной оси» (1906) и «О присоединённых вихрях» (1906).^[2]

Исследованием в данной области занимался также немецкий учёный Мартин Вильгельм Кутта, в зарубежной литературе теорема Жуковского известна под названием Kutta-Joukowski.

8. Постулат Жуковского - Чаплыгина

Согласно теореме Жуковского подъёмная сила, действующая на единицу длины бесконечного (в направлении, перпендикулярном своей плоскости) крылового профиля в потокеидеальной жидкости, набегающей со скоростью , равна:

, где - циркуляция скорости вокруг профиля.

Однако циркуляция - фиктивная величина, рассматриваемая в гидродинамике идеальной жидкости, чтобы учесть несуществующие касательные напряжения, возникающие при обтекании в реальной жидкости. Различные циркуляции определяют разные режимы обтекания профиля, но в природе это однозначное явление. Поэтому для её определения приходится вводить дополнительные (не всегда физические соображения). Одним из таких является постулат Жуковского - Чаплыгина:

Из всех возможных обтеканий крыла с задней острой кромкой в природе реализуется только то, в котором скорость в заднем острие конечна.

При всех, кроме одного, значениях циркуляции скорости направление потока на острой кромке терпит разрыв, чего не может быть с физической точки зрения. Поэтому постулат позволяет однозначно определить циркуляцию и, по теореме Жуковского, - подъёмную силу.

Примечание. Если скорость на задней кромке конечна при , то направление скорости называется направлением бесциркуляционного обтекания.

Список используемой литературы

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Жуковский_Николай_Егорович

2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Функция_Жуковского

3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Постулат_Жуковского_-_Чаплыгина

Размещено на Allbest.ru