Течение со свободной поверхностью

Однако в каждом гидродинамическом явлении можно указать лишь одну внешнюю силу, влияние которой на характер движения является основным, определяющим и, не учитывая другие силы, моделировать по одному критерию. Практикой исследований установлено, что течения со свободной поверхностью в поле силы тяжести формируются под преимущественным влиянием этой силы и должны моделироваться по критерию Фруда. [c.125]

Приведем примеры течений со свободными поверхностями. [c.250]

Поскольку многие жидкости и в первую очередь наиболее распространенные — вода и воздух — характеризуются весьма малой вязкостью, то в практически важных задачах силы вязкости достаточно часто играют ничтожную роль почти во всем поле течения. Мерой отношения инерционных и вязкостных сил является число (критерий) Рейнольдса Re = рн // 1, где w и / — характерные для рассматриваемой задачи масштабы скорости и длины. При Re 1 силы вязкости несущественны во всей области течения, кроме тонкого пограничного слоя (хотя влияние этого слоя на характеристики течения и, в частности, на сопротивление, испытываемое движущимся в жидкости телом, в общем случае весьма существенно). Если пограничный слой не отрывается от обтекаемой поверхности, то поле скоростей и давлений за пределами погранслоя может быть найдено методами классической механики идеальной жидкости. Важную область применения теории невязкой жидкости представляют собой течения со свободной поверхностью. Такой тип течений был рассмотрен в гл. 3 применительно к анализу устойчивости границы раздела жидкости и газа. В настоящей главе методы теории течений со свободной поверхностью будут использованы при рассмотрении движения паровых (газовых) пузырьков в жидкости. [c.183]

Критерий Фруда используется при моделировании течений со свободной поверхностью — при волновых явлениях и отрывной кавитации,и он может применяться при частичном заполнении гидропередачи. [c.26]

Можно составить довольно большой список литературы, в которой такие работы описаны. Они упомянуты в [25, 41, 50, 51], в многочисленных статьях по теории центробежной форсунки. Однако для описания условий образования цилиндрических полых течений достаточно использовать [12] и краткое описание экспериментов, выполненных в целях изучения условий существования цилиндрических течений со свободной поверхностью. Ниже из [12] приведено краткое описание эксперимента по изучению рабочего процесса в вихревом свистке (рис. 5.1). [c.87]

Различают напорные и безнапорные течения жидкости. Напорными называют течения в закрытых руслах без свободной поверхности, а безнапорными — течения со свободной поверхностью. Примерами напорного течения могут служить течения в трубопроводах, гидромашинах, гидроаппаратах. Безнапорными являются течения в реках, открытых каналах. В данном учебнике рассматриваются напорные течения жидкости. [c.46]

ТЕЧЕНИЯ СО СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ [c.160]

В системе со свободной поверхностью давление (измеренное по отношению к окружающему атмосферному давлению) в какой-либо точке жидкости не может быть изменено произвольно, без того, чтобы это не сказалось также на геометрии свободной ловерхности. Поэтому прием, позволивший в предыдущем пункте исключить гравитационный член, используя понятие динамического давления, для течений со свободной поверхностью не применим. (Строго говоря, это относится и к течениям с кавитационными полостями.) Таким образом, для точного динамического подобия течений со свободной поверхностью необходимо равенство как чисел Рейнольдса, так и чисел Фруда. [c.160]

Движение в открытых руслах 317—329, 372—391 (см. также течения со свободной поверхностью ) [c.469]

Течение со свободной поверхностью [c.89]

Наиболее трудными, с точки зрения математического анализа, задачами гидродинамики идеальной несжимаемой жидкости являются задачи о течениях со свободными поверхностями. Вместе с тем в результате их решения на рубеже XX в. надеялись получить ответ на принципиальный вопрос о природе сопротивления жидкости. Поэтому такого рода задачи постоянно привлекали внимание исследователей. [c.284]

Пример 14. Получить два типа годографа для течения со свободной поверхностью за плоской пластиной, перпендикулярной к равномерному потоку. [c.189]

Рассмотрение такой точки зрения показывает, что при кавитационных испытаниях моделей. возникает настоящая дилемма. При моделировании натурного объекта по числу Фруда предполагается, что определяющими являются силы тяжести. Это обычно соответствует действительности, когда гидравлические явления связаны с наличием свободных поверхностей кавитация определенно относится к таким явлениям. Однако существует много типов течений со свободной поверхностью, в которых силы тяжести не являются определяющими. К сожалению, имеется убедительное экспериментальное подтверждение, что силы тяжести являются важными для некоторых кавитационных областей. Так, на фиг. 6.10, заимствованной из работы [45], показаны присоединенные каверны, образовавшиеся за двумя геометрически подобными телами вращения. На фиг. 6.10 даны виды сбоку и снизу одного и того же тела и охватывающей его каверны (для получения вида снизу камера направлялась вертикально вверх). Число Фруда было достаточно малым. На фиг. 6.10, в показано меньшее по размерам тело, которое испытывалось при значительно большей скорости. Число Фруда при этом было почти на порядок больше. Типы течения в нижнем по потоку конце каверны для этих двух тел совершенно различны. В эксперименте с малым числом Фруда подъемная сила каверны вызывает вертикальное возмущение и возникающее при этом направленное вниз движение окружающей жидкости при обтекании каверны приводит к образованию пары вихрей. В эксперименте с большим числом Фруда (фиг. 6.10, в) каверна [c.299]

В исследованиях первого класса используется такое же оборудование и методы испытаний, как в любой хорошо оснащенной лаборатории для исследования бескавитационных характеристик тех же гидросооружений. Гидросооружения имеют две отличительные особенности течение со свободной поверхностью и большие размеры. Последнее обусловливает течение с большими числами Рейнольдса, соответствующими турбулентному режиму. Поскольку основными являются силы тяжести, моделирование осуществляется по числу Фруда. Поэтому масштаб модели должен быть большим, чтобы числа Рейнольдса по крайней мере были достаточны для турбулентного течения. Однако при таком методе моделирования обычных установок с атмосферным давлением на свободной поверхности на модели не возникает паровая кавитация, даже если в натуре она происходит интенсивно. Поэтому на модели невозможно определить возникновение кавитации, но о нем можно судить по измеренным распределениям давления. Такие измерения необходимо проводить на всех поверхностях, на которых могут быть низкие давления. В простых сооружениях большинство опасных зон известно. Тем не менее рекомендуется рассчитать значения числа кавитации К) и числа Кг, соответствующего началу кавитации на стенках канала, по формулам (7.11) и (7.14) и воспользоваться методом, приведенным в разд. 7.7.2 и 11.1.6. [c.549]

Кавитацию и ее проявления часто обнаруживают в таких инженерно-технических сооружениях, как затворы, водосливы, туннельные водосбросы и в других аналогичных случаях течений со свободной поверхностью. Следует также помнить, что кавитация не будет развиваться в жидкости при наличии положительных градиентов давления, так что, если кавитационная область отделена от свободной поверхности зоной повышенного давления, то самопроизвольное установление связи между ними исключено. С другой стороны, необходимо помнить, что развитие кавитационной области существенно изменяет форму направляющей поверхности и, следовательно, распределение давлений в потоке на некотором расстоянии во всех направлениях. [c.618]

Если считать предметом изучения теории струй все течения со свободными поверхностями, то теорию волн тяжелой н< идкости следовало бы считать частью теории струй. Однако по своему объему и по применяемым методам теория волн представляет собой самостоятельный раздел гидромеханики, отдельным вопросам которого посвящены в настоящем томе статьи Н. Н. Моисеева и С. С. Войта (стр. 55—84). В настоящем параграфе будут [c.25]

Однако исторически сложилось так, что при решении задач со свободной поверхностью или задач с поверхностями раздела жидкостей рекомендуется брать (и,у, Р)-систему, поскольку именно таким образом чаще удавалось получить хорошие результаты. В случае же (г]), Р-системы возникает трудность с постановкой граничных условий на свободной поверхности, особенно для нестационарного течения со свободной поверхностью, как, например, в задаче о плескании топлива в баке (см. ссылки в разд. 6.4). [c.308]

I-I - сечение в тангенциальном канале, где давление И скорость t l распределены равномерно по сечению 2-2 - сечение на расстоянии h от канала, в котором имеет место установившееся цилиндрическое течение со свободной поверхностью радиусом Г1 > 0 2Л = 15 мм - внутренний диаметр трубки dyb и Ф2ш - два соответственных элемента в сечениях 1-1 п 2-2 у, г - w расстояния до оси трубки Ml = Piab(R - 2 момент от сил статического давления в сечении 1-1 kll k - площадка, на которую действует момент М , противоположный Mi = = jiPjZdf Р] - давление на стенке kll k, не уравновешенное давлением на противоположной стенке канала М - точка отрьша потока от торцевой стенки I - расстояние от оси трубки до сечения 1-1, h - расстояние от торцевой поверхности канала до сечения 2-2 [c.90]

Этот вывод находит экспериментальное подтверждение. Выполненные при исследовании условий цилиндричности течения эксперименты показьшают, что при подводе потока по тангенциальной щели течение в трубе ближе к цилиндрическому в том случае, когда момент количества движения жидкости в щели приближается к постоянному. Кроме того, шшиндричность потенциального течения со свободной поверхностью давно известна как экспериментальный факт. [c.104]

Если годограф состоит лишь из прямых и окружности, проходящих через начало координат, то преобразование инверсии с центром в начале переводит контур в многоугольник, ограниченный лишь прямыми, II, следовательно, возможно опять применение формулы Кристоффсля—Шварца. Первым, кто начал применять этот метод, был В. Б. Ведерников [30]. Он рассмотрел фильтрацию воды из канала треугольного и трапецеидального сечения и ряд других течений со свободной поверхностью (см. 8). При этом В. В. Ведерникову принадлежат многочисленные исследо. [c.280]

В некоторых течениях со свободной поверхностью действие вязкости весьма мало по сравневию с проявлениями силы тяжести. Примерами служат волновое движение на свободный поверхности и течение через водосливы, упомянутое в гл. 6 (рис. 6-8, 6-9 и 7-2). Водослив, рассматривавшийся в примере 7-1, тоже иллюстрирует случай, когда различия во влияний трения вносят лишь малые изменения в динамическую картину течения. При экспериментальном исследовании течений со свободной поверхностью такого типа общепринято требовать подобия только по числу Фруда. Поправки на влияние вязкости могут быть сделаны, если необходимо, путем использования моделей различных масштабов и экстраполяцией результатов на масштаб моделируемого объекта. Трудность возникает при выяснении вопросов о том, не становятся ли вязкие эффекты слишком важными на малых моделях. Этим устанавливается нижний предел размера модели например, течение в модели не должно становиться ламинарным, если течение в натуре турбулентно. [c.161]

В заключение этого раздела, посвященного течениям со свободной поверхностью, упомянем об еще одном возможном граничном условии для динамического уравнения движения, которое включает независимую силу, не рассматривавшуюся ранее. При некоторых условиях, нанример при генерации очень слабых поверхностных волн, может оказаться необходимым учет поверхностного натяжения как граничного условия на свободной поверхности или на поверхности раздела двух несмеши-вающихся жидкостей. Не прибегая к подробным вы- [c.165]

Хотя определяющими для развития механики жидкости и газа в начале века были исследования по аэродинамике крыла, глава начинается с обзора классическях разделов гидродинамики течений со свободными поверхностями, затем рассмотрены вопросы аэродинамики крыла, гидродинамики вязкой жидкости и некоторые избранные специальные разделы гидроаэродинамики [c.284]

В русской литературе принят термин стеория струй , в эту теорию входит изучение всех течений со свободными поверхностями, на которых давление постоянно. — Прим. ред. [c.78]

Метод фраг,ментов можно использовать при решении задач как напорного движения грунтовых вод, так и течения со свободными поверхностями. Наиболее часто его применяют при ориентировочных оценках фильтрации через земляные плотины сложных конструкций. [c.481]

Бреди [1967] рассчитал невязкое течение со свободной поверхностью. Бреннен [1971] рассматривал волны на свободной поверхности в лаграижевом представлении. [c.458]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...