استاتیک گازها

نمایی از یک‌بالون هوای گرم که با استفاده از اصول استاتیک گازها تولید می‌شود.

استاتیک گازها (الگو:Lang-en) شاخه‌ای از استاتیک شاره‌ها است که به مطالعهٔ گازها در حالت ساکن می‌پردازد. شاخهٔ متناظر با آن که به مطالعهٔ گازها در حال حرکت می‌پردازد، دینامیک گازها یا آیرودینامیک نام دارد. استاتیک گازها علم مطالعهٔ تغییرات مکانی چگالی، به ویژه در هوا است.

هواایست دستگاهی سبک‌تر از هوا مانند کشتی هوایی یا بادکنک است که از اصول استاتیک گازها برای شناوری در هوا بهره می‌برد.

قانون‌های پایه

معادلات حاکم بر رفتار گازها در وضعیت ساکن، مشابه با هیدرواستاتیک است. برای آغاز، معادلهٔ تکانهٔ سیال در حال جریان به صورت زیر نوشته می‌شود: الگو:چپ‌چین $\rho [\frac{\partial U_j}{\partial t}+U_i\frac{\partial U_j}{\partial t}]=-\frac{\partial P}{\partial x_j}-\frac{\partial {\tau }_{ij}}{\partial x_i}+\rho g_j$ الگو:پایان چپ‌چین که در آن $\rho$ چگالی سیال، $U_j$ سرعت لحظه‌ای، $P$ فشار سیال، $g$ نیروهای حجمی خارجی وارد بر سیال و ${\tau }_{ij}$ ضریب انتقال تکانه هستند. از آن‌جایی که طبیعت سیال ساکن حکم می‌کند که $U_j=0$ و ${\tau }_{ij}=0$ باشند، مجموعهٔ معادلات دیفرانسیل جزئی زیر، که بیان کنندهٔ معادلات اساسی استاتیک گازها هستند، به دست می‌آیند. الگو:چپ‌چین $\frac{\partial P}{\partial x_j}=\rho g_j$ الگو:پایان چپ‌چین افزون بر این، برای لحاظ کردن چگالی غیر ثابت در سیستم‌های سیال گازی بایستی قانون گاز کامل مد نظر قرار گیرد: الگو:چپ‌چین $\frac{P}{\rho }=RT$ الگو:پایان چپ‌چین که در آن $R$ ثابت جهانی گازها و $T$ دمای گاز هستند. بنابراین معادلات دیفرانسیل جزئی استاتیک گازها به صورت زیر در می‌آیند: الگو:چپ‌چین $\frac{\partial P}{\partial x_j}=\rho \widehat{g_j}=\frac{P}{RT}\widehat{g_j}$ الگو:پایان چپ‌چین می‌توان از معادلات بالا برای محاسبهٔ توزیع فشار در گازهایی که وضعیت ترمودینامیکی آن‌ها توسط معادلهٔ حالت گازهای کامل به دست می‌آید، بهره برد.

محدودهٔ مطالعه

• نوسانات فشار جو
• سطح مقطع هوا
• چگالی گاز
• فشار گاز
• نظریه جنبشی
• فشار نسبی در مخلوط‌های گازی
• اندازه‌گیری فشار

جستارهای وابسته

• مکانیک پرواز

منابع

• الگو:Cite book