Suyuqlik va gaz

Analog usuli o‘rganilayotgan mexanik jarayon kabi moddaning o‘zaro ta’sirlashish turiga oid mukammal o‘rganilgan jarayonlar bor bo‘lganda qo‘llaniladi.

Eksperimental usul boshqa tadqiqot usullari biror sababga ko‘ra qo‘llanilishi mumkin bo‘lmagan hollarda tadqiqotning asosiy usuli hisoblanadi. Bu usuldan ko‘pincha boshqa usullar bilan olingan natijalarning qay darajada to‘g‘riligini tasdiqlash uchun kriteriya sifatida foydalaniladi.

O‘quv qo‘llanmaning tuzilishi. Yuqorida keltirilgan boshlang‘ich tuchunchalarga tayangan holda ushbu o‘quv qo‘llanmada suyuqlik va gaz

mexanikasining gidrostatika, kinematika va dinamika bo‘limlari oddiy tushunchalar, izohlar va kerakli formulalar bilan sodda tilda tushuntirilgan.

Dastlab suyuqlik va gazlarning fizikparametrlari izohlangan.

Gidrostatikaga oid tushunchalar esa gidravlika fanining gidrostatika (suyuqlikning kuchlar maydonidagi muvozanatini o‘rganuvchi bo‘lim) bo‘limida kengroq berilganligi sababli bu o‘quv qo‘llanmada unga oid tushunchalar ancha qisqartirilgan holda keltirilgan.

Suyuqlik va gaz mexanikasining kinematika (suyuqlik hajmining shakli, o‘lchamlari va fazoviy holatining o‘zgarishini ularni yuzaga keltiruvchi sabablarsiz o‘rganuvchi bo‘lim) bo‘limiga oid tushunchalar namunaviy fan dasturi doirasida batafsil yoritilgan.

Suyuqlik va gaz mexanikasining dinamika (suyuqlikning harakati qonunlarini o‘rganuvchi bo‘lim) bo‘limida esa qator muhim masalalarga e’tibor berilgan.

Suyuqlik va gaz mexanikasida dinamikaning eng muhim masalasi - bu oqimning kinematik va dinamik xarakteristikalari o‘rtasidagi bog‘lanishni o‘rnatishdan iborat bo‘lib, bunda avvalo suyuq yoki gaz muhit bilan unda harakatlanayotgan yoki uni o‘rab turgan qattiq jism o‘rtasidagi o‘zaro ta’sir kuchlarini aniqlash zarur bo‘ladi. Bu o‘zaro ta’sir sirti bo‘ylab taqsimlangan urinma va normal kuchlanishlarni aniqlash imkonini beradi.

Masalaning qo‘yilishidan kelib chiqqan holda oqimning har bir nuqtasi uchun uni xarakterlovchi parametrlarni aniqlash maqsadida mos tenglamalar sistemasi tuziladi. Bu tenglamalar soni suyuqlik yoki gaz uchun aniqlanishi lozim bo‘lgan noma’lum parametrlar sonidan kelib chiqqan holda tuzilgan munosabat tenglamalari sistemasidan iborat bo‘ladi.

Suyuqlik va gaz mexanikasi tenglamalari sistemasini tuzish uchun bu tenglamalar, ularga kirgan har bir had va parametrlarning fizik-mexanik ma’nosini chuqur anglamoq zarur. Qabul qilingan oqim modeli uchun tuzilgan tenglamalar sistemasi ham ko‘p ma’lumot beruvchi va o‘z navbatida optimal tuzilgan bo‘lishi kerak. O‘z navbatida aniq tuzilgan model (ideal yoki qovushoq suyuqlik, siqiluvchan yoki siqilmaydigan suyuqlik, statsionar yoki nostatsionar oqish, tekis yoki fazoviy oqim va hokazo) o‘z navbatida tenglamalarni yetarlicha soddalashtirishga va ularning qo‘llanilishini osonlashtirishga imkon beradi.

Suyuqlik va gaz mexanikasining dinamika bo‘limida differensial tenglamalarning xususiy yechimlari juda katta ahamiyatga ega, masalan, Gromeki, Lagranj, Eyler, Bernulli integrallari shular jumlasidandir. Bu integrallarning fizik-mexanik ma’nosini to‘g‘ri tushuna bilish - bu ularni to‘g‘ri, aniq, maqsadli va ularning qo‘llanilish chegarasini bilgan holda qo‘llay bilish imkonini beradi.

Suyuqlik va gaz mexanikasida dinamikaning bir qator masalalari siqilmaydigan va siqiluvchan suyuqliklar uchun bir o‘lchovli statsionar izentropik oqim masalalariga Bernulli tenglamasini qo‘llab yechishdan iborat. Bunga misol qilib, kanal, sharracha va quvur shaklidagi har xil oqimlarda suyuqlik va siqiluvchan gaz oqishini tekshirish, tormozlanish parametrlarini, kritik parametrlarni, maksimal tezlikni va hokazolarni aniqlash kabi amaliy masalalarni yechishga imkon beradi. Bernulli tenglamasi yordamida esa gazlarning izentropik oqishini ifodalovchi bir qator gazodinamik munosabatlar (funksiyalar) qurilgan.

Shuningdek, suyri jismni o‘z ichiga olgan (xususan, usiz) suyuqlik oqimining tezliklar maydoni hamda ta’sir etuvchi kuchlarning suyuqlikda va qattiq jism chegarasida (xususan, chegaraviy qatlamda) taqsimlanishi tadqiq qilinadi. Buning uchun esa masalalar uch turga bo‘lib o‘rganiladi: tashqi masala (masalan, suyri jism suyuqlik oqimi ichida); ichki masala (masalan, qattiq devor bilan chegaralangan kanalda yoki quvurda suyuqlikning oqimi); erkin oqim (qattiq chegara bo‘lmagan holdagi oqim, masalan, soplodan oqib chiqqan qo‘zg‘almas yoki harakatlanuvchan suyuqlik yoki suyri jism ortidagi aerodinamik iz).

Mazkur o‘quv qo‘llanmada, yuqorida aytilganlar asosida, ideal va qovushoq suyuqliklarning modeli, ularning laminar va turbulent oqishlari kabi masalalar atroflicha yoritilgan, suyuqlik va gaz mexanikasining bir qator klassik modellari keltirilgan, tuzilgan chegaraviy masalalarni yechishning ba’zi usullari bayon qilingan.

Har bir bob oxirida amaliy masalalar namunalari, ularning yechimlari, mavzuni talaba mustaqil o‘zlashtirishi uchun amaliy topshiriqlar hamda talabaning bilimini aniqlash uchun sinov savollari keltirilgan. Amaliyot mashg‘ulotlari va mustaqil ish topshiriqlari uchun qo‘shimcha masala va misollarni foydalanilgan va tavsiya etilgan qo‘llanmalardan olishni taklif qilamiz.

Ushbu fan doirasida o‘rganilishi mo‘ljallangan bo‘limlardan «Chegaraviy qatlam nayariyasi» va «Filtratsiya nazariyasi» shu ixtisoslikning magistratura mutaxassisligida alohida fan sifatida, quvurlardagi gidravlik qarshilik hisobi esa «Gidravlika» fani doirasida o‘rganilishi o‘quv rejaga kiritilganligi sababli ular bu o‘quv qo‘llanma hajmiga kiritilmadi. Bundan tashqari, ushbu o‘quv qo‘llanmaga kirmagan «Gazodinamika» - siqiluvchan gazning nisbatan katta tezlikdagi harakati haqidagi fan, «Magnit gidrodinamikasi» va «Ikki fazali oqimlar gidrodinamikasi» kabi bo‘limlar ham mustaqil fan sifatida alohida o‘rganiladi.

Suyuqlik va gaz mexanikasining deyarli barcha amaliy masalalarini yechish nochiziqli oddiy yoki xususiy hosilali differensial tenglamalarni yechishga olib kelinadi. Ularni analitik usul bilan deyarli yechish mumkin emas. Shunday hollarda bizga sonli usullardan foydalanish samarali natijalar olishimizga imkon beradi. Qolaversa, hozirda bir qator zamonaviy matematik paketlar (Maple, Mathcad, Mathematica, MATLAB va hokazo) mavjudki, ular yordamida sonli usullardan foydalanib, murakkab tizimlardagi oqimlarni tahlil qilish mumkin. Bularni o‘rganish uchun esa ishchi o‘quv rejada alohida «Gidrodinamika masalalarini yechishning sonli usullari» nomli tanlov fan mavjud.

Ushbu o‘quv qo‘llanma universitetlarning mexanika ta’lim yo‘nalishi bakalavr talabalariga suyuqlik va gaz mexanikasi fanini mukammal o‘rganishlarida, ularning mustaqil bilim va ilmiy izlanish ko‘nikmalarini hosil qilishlarida yaqindan yordam beradi, degan umiddamiz.

Ushbu o‘quv qo‘llanma shartli ravishda uch qismdan iborat bo‘lib, 1- qismida gidrostatika, 2-qismida kinematika, 3-qismida esa gidrodinamika tushunchalari kiritildi.

O‘quv qo‘llanmani tayyorlash jarayonida rus tilidagi bir qator darslik va o‘quv qo‘llanmalardan hamda Internet tarmog‘idagi katta hajmdagi ma’lumotlardan bevosita foydalanildi. Ushbu adabiyotlar ro‘yxati o‘quv qo‘llanma oxirida keltirildi.

O‘quv qo‘llanmaning kamchiliklarini bartaraf etishga va uning sifatini oshirishga qaratilgan barcha fikr va mulohazalarni minnatdorchilik bilan qabul qilamiz.