ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Действие потока жидкости или газа иа тело из "Механика Изд.3 " Во многих случаях допустимо пренебречь силами вязкости и приближенно анализировать явление так, как если бы силы вязкости отсутствовали. Это желательно делать не только потому, что еще не известны общие методы анализа течения при учете сил вязкости, но главным образом потому, что в ряде практически важных примеров результаты опытов с обычной жидкостью в пределах известной точности согласуются с результатами теоретического анализа течения идеальной жидкости Важно только знать, когда пренебрежение вязкостью не ведет к принципиальным и больц1ИМ ошибкам. [c.376] Как известно, силы вязкости пропорциональны изменению скорости потока в направлении, перпендикулярном к скорости и, следовательно, оии будут сказываться особенно резко там где эти изменения скорости велики. При обтекании вязкой жид костью твердых тел частицы жидкости, непосредственно приле гающие к телу, как бы прилипают к нему и имеют нулерую ско рость относительно тела. Поэтому в непосредственной близости от поверхности твердого тела скорость потока нарастает от нулевого значения до некоторой величины. Дальше от тела изменения скорости потока сравнительно малы, и там совершенно ничтожно влияние вязкости. [c.376] Слой окружающей тело жидкости, в котором нарастает скорость и в котором влияние вязкости существенно, называется пограничным слоем. В некоторых случаях этот слой очень тонок и влиянием его можно пренебречь течение вязкой жидкости или газа близко к тому течению, которое имело бы место при обтекании этого тела идеальной жидкостью, лишенной вязкости. В других случаях пограничный слой не будет тонким, и тогда уже нельзя пренебрегать вязкостью Так, например, при течении вязкой жидкости в узкой трубе такой слой может заполнить весь объем текущей жидкостью, и при анализе этого течения необходимо учитывать силы вязкости. [c.376] Действительно, жидкость можно считать вполне несжимаемой, поэтому скорость течения в каждом сечении трубки одинакова, — ведь трубка имеет постоянное сечение, а по уравнению Бернулли и давление должно было быть одинаковым. В данном случае в вязкой жидкости на частицу, кроме сил давления, действуют еще и силы вязкости, поэтому при стационарном течении с постоянной скоростью давление падает вдоль трубки тока. [c.377] КОСТИ будут действовать только в направлении оси трубы. Падение давления вдоль трубки тока уравновешивается силами вязкости, и поэтому скорость течения жидкости остается постоянной вдоль трубки. [c.377] Рассмотрим подробнее стационарное течение вязкой жидкости в прямой горизонтальной трубе постоянного сечения. Давление в каждом поперечном сечении можно считать одинаковым. Если этого не было бы, то линии тока изгибались бы или возникали бы течения поперек трубы. Все частицы жидкости, прилегающие к стенке круглой трубы, прилипли к ней и имеют скорость, равную нулю, кольцевой слой, прилегающий к иим, из условия симметрии должен иметь по всей окружности одинаковую скорость. Если представим себе жидкость разделенной на достаточно тонкие концентрические кольцевые слои, то скорость в каждом таком слое одинакова поэтому величину скорости течения можно полагать только функцией расстояния г данной частицы от оси трубы. [c.377] Выделим из объема текухДей жидкости цилиндр радиуса г, длиной с// (рис. 304) и напишем условия движения цилиндра. [c.377] Давление равномерно падает в направлении скорости, и поэтому величина — положительна и постоянна. Скорость будет максимальна на оси трубы, и распределение величины скорости по диаметру трубы происходит по параболическому закону (рис. 305). [c.379] Распределение скоростей течения вязкой жидкости в трубе можно наблюдать по движению границы раздела двух различно окрашенных жидкостей В вертикальной трубке налит окрашенный сахарный сироп (рис 306, о), а сверху нужно аккуратно налить тот же сироп, но без краски. [c.379] В состоянии покоя граница раздела горизонтальна. [c.379] Здесь мы приняли во внимание формулу (111 5). [c.379] Величину расхода Q можно измерить непосредственно, измерив количество жидкости, прошедшей за определенное время через трубу Зная радиус трубы можно на основании этих данных определить коэффициент вязкости 1 жидкости. [c.380] Возникновение завихренного течения легко наблюдать, если в стеклянную трубочку, по которой протекает вода из сосуда, пустить подкрашенную струйку (рис. 307, а). При небольшой скорости потока течение будет слоистым и подкрашенная струйка в виде почти прямой линии будет идти параллельно оси трубки (рис. 307, б). Затем, при постепенном увеличении скорости потока, внезапно начинается завихренное движение и струйка размывается в широкую ленту с неровными краями, как показано на рнс. 307, в. [c.380] Чем определяется возникновение турбулентности, мы скажем ниже, в ИЗ, а здесь отметим, что распределение средней скорости при турбулентном потоке по диаметру трубы совсем иное (рис. 308), отлвдное от того, что мы видели при ламинарном движении (см. рис. 305). При завихренном движении средняя скорость почти по всему сечению трубы остается почти постоянной и только вблизи стенок быстро спадает до нуля, пограничный слой вблизи стенок занимает сравнительно небольшую долю потока, а в центре поле скоростей почти однородно и более похоже на то, которое должно быть в трубе при отсутствии вязкости жидкости. При слоистом движении (см. рис. 305) нет четкого пограничного слоя, во всех частях трубы поле скоростей изменяется из-за сил вязкости так же, как вблизи стенок, можно даже сказать, что в этом случае пограничный слой занимает весь поток жидкости. [c.381] Вернуться к основной статье