Поверхность раздела, неустойчивост

Внезапное расширение трубопровода. Рассмотрим случай, который часто встречается на практике, когда трубопровод внезапно расширяется от диаметра ii до диаметра 2 (рис. 4.36). Как показывают наблюдения, поток, выходящий из узкой трубы, не сразу заполняет все поперечное сечение широкой трубы жидкость в месте расширения отрывается от стенок и дальше движется в виде струи, отделенной от остальной жидкости поверхностью раздела. Поверхность раздела неустойчива, на ней возникают вихри, в результате чего транзитная струя перемешивается с окружающей жидкостью. Струя постепенно расширяется пока, наконец, на некотором расстоянии от начала расширения не заполняет все сечение широкой трубы. [c.200]

Вблизи минимального радиуса происходит резкое замедление течения внутрь пузырька, т. е. происходит ускорение в направлении более плотной жидкости. Это, очевидно, делает сферическую поверхность раздела неустойчивой по Тейлору, — обстоятельство, которое очень ослабляет последовательные пульсации пузырька. [c.108]

Если верхняя жидкость течет со скоростью Шх относительно нижней, то теория показывает, что возникающие волны устойчивы только в том случае, если их длина достаточно велика. Короткие же волны, подобно тому, как это было показано в 7 для движения двух потоков жидкости вдоль поверхности раздела, неустойчивы, что приводит к перемешиванию обеих жидкостей в промежуточной зоне это перемешивание восстанавливает устойчивость течения. При увеличении скорости 71 граница между неустойчивостью и устойчивостью перемещается в сторону волн с большей длиной. Волны такого рода могут возникать также в атмосфере на границе двух слоев воздуха разной плотности, движущихся относительно друг друга иногда эти волны делаются видимыми благодаря образованию так называемых волнистых облаков. [c.134]

Неустойчивость поверхностей разрыва, или раздела. Причина того, чта действительные поверхности раздела, поскольку они вообще могут наблюдаться, имеют формы, значительно отличающиеся от теоретических, лежит в том, что поверхности раздела неустойчивы. Как бы ни были малы возмущения течения, всегда происходящие в действительности, с течением времеии они становятся больше и вскоре полностью изменяют форму поверхности раздела. Для количественного выяснения- происходящих при этом явлений поступают так же, как и при исследовании движения водяных волн. Если, прибегнуть к комплексному представле- [c.194]

Поверхность раздела, неустойчивость 170—174 [c.672]

В качестве примера на рис. 4.3.1-4.3.3 приведены определяемые формулой (4.3.13) нейтральные кривые В к) для р = 0,8 и различных значений Я (1,3 1,5 1,6 соответственно). При В = О цилиндрическая поверхность раздела неустойчива по отношению к длинноволновым возмуш,ениям с А < 1. Вибрации подавляют длинноволновые возму- [c.184]

Однако определить скачок температуры горячей поверхности стенки при переходе на паровой режим пористого испарительного охлаждения из этого уравнения мы не можем. Вместе с тем, можно сделать предположение о неустойчивости границы раздела пар-жидкость. Действительно, при достижении критического расхода охладителя Скр определяемого уравнением (6.48), поверхность раздела фаз будет точно находиться на внешней поверхности стенки. Предположим, что под действием малых возмущений граница раздела сместилась внутрь стенки на величину dZ. К поверхности раздела (6 -dZ) подходит охладитель с расходом С р. При данном давлении подачи и>за повьпиения сопротивления то же количество пара не может пройти через поверхность стенки 5, в результате чего в объеме dZ происходит прирост массы во времени. В этом случае граница раздела перемещается на внутреннюю поверхность стенки. Одновременно с перемещением поверхности раздела возрастает давление подачи, в результате чего жидкая пленка вновь появляется на внешней границе раздела. Этим можно объяснить наличие скачка температуры при критическом расходе охладителя. Полагая в уравнении Г6.55) Z = 1 и / =0, получим максимальное значение температуры на [c.158]

Как известно, движение будет неустойчиво, если окажется нарастающей функцией т или х. Сформулируем прежде всего условия на поверхности раздела, которым должна удовлетворять величина [c.471]

Так как число Рейнольдса пропорционально отношению инерционной силы к силе вязкости, нахождение условий, определяющих границы устойчивости, должно производиться с учетом вязких свойств жидкости. Однако первое представление о механизме возникновения неустойчивости в прямолинейном потоке можно получить с помощью схемы движения поверхности раздела двух слоев идеальной жидкости. [c.360]

Отметим еще один принципиальный момент. Интеграл основного уравнения дает форму равновесной поверхности раздела фаз. Однако не все решения на самом деле можно наблюдать на практике. Меж-фазная поверхность должна не только удовлетворять условиям гидростатического равновесия, но еще и быть устойчивой, по крайней мере, к малым отклонениям формы от равновесного состояния. Это значит, что если произошло исчезающе малое отклонение формы от равновесной, система обязана вернуться в исходное состояние. Тогда такая форма устойчива (в малом). Если же, напротив, какое-либо незначительное отклонение вызывает дальнейшее прогрессирующее изменение формы, то система абсолютно неустойчива. На практике могут существовать лишь устойчивые равновесные состояния. Аналитическое исследование устойчивости равновесных форм поверхности раздела представляет собой достаточно трудную задачу. [c.92]

Кривая 2 на рис. 2.29 проведена через те точки кривых, где касательные к ним вертикальны. Она определяет границу максимальных участков устойчивости свободной поверхности жидкости в круглых контейнерах (рис. 2.20, а). Точки равновесных линий, совпадающие с кривой 2, соответствуют краевым углам 0 = 0 или л. Таким образом, видно, что максимальные участки устойчивости равновесных осесимметричных поверхностей раздела фаз различны для различных конкретных задач. В частности, участки кривых между штриховыми линиями 7 и 2 на рис. 2.29 соответствуют устойчивым (физически реальным) формам свободной поверхности для капель и пузырьков, но являются физически нереальными (неустойчивыми) ветвями кривых, выражающих форму свободной поверхности жидкости в контейнере. [c.115]

При рассмотрении волновых движений главной задачей анализа является ответ на вопрос о развитии возмущений поверхности раздела во времени. Если первоначально наложенное на поверхность возмущение не будет нарастать во времени, то граница раздела фаз устойчива. Если же амплитуда волн, вызванных некоторым произвольным возмущающим воздействием, будет неограниченно нарастать во времени, то система неустойчива. Очевидно, что вопрос об устойчивости границы раздела фаз имеет очень много приложений к различным техническим задачам. [c.128]

При высоких давлениях, когда скорость изменения пузырька ничтожна (Ja < 1), определяющую роль в распределении давлений в окружающей пузырек жидкости играют массовые силы. Здесь естественно обратиться к рассмотренным в гл. 2 задачам гидростатики газожидкостных систем, в которых анализируется возникновение неустойчивости осесимметричных равновесных поверхностей раздела при достижении определенного (критического) объема парового пузырька. При Ja 1 распределение давления в окрестности растущего пузырька обусловлено не только гидростатикой, но и движением расталкиваемой пузырьком жидкости. В этих условиях модель, позволяющая рассчитывать размер пузырька в момент отрыва, должна объяснять, почему, начиная с некоторого этапа эволюции пузырька, уравнение (6.45) продолжает выполняться лишь при условии отделения парового объема от стенки. Таким образом, естественно в первую очередь рассмотреть указанные два предельных случая отрыв пузырьков при Ja < 1 (гидростатическое приближение) и Ja 1 ( инерционная схема отрыва ), [c.274]

Поверхность раздела бывает выражена нерезко она носит неустановившийся и неустойчивый характер периодически эта поверхность получает местные искривления, которые прогрессируют и переходят в отдельные водовороты (вальцы) эти водовороты попадают затем в транзитную струю и уносятся ею поверхность же раздела снова восстанавливается с тем, чтобы в последующие моменты времени опять распасться и свернуться в водовороты, и т. д. Постоянное возникновение в районе поверхности раздела водоворотов, попадающих в транзитную струю, способствует повышению пульсации скоростей и давлений в ней. [c.181]

Для того чтобы новая паровая фаза, образующаяся внутри нагретой метастабильной жидкой фазы, оказалась устойчивой, она должна иметь некоторые минимально необходимые размеры, которые позволили бы скомпенсировать энергетически невыгодный эффект возникновения поверхности раздела между фазами. Такие скопления новой фазы, которые являются устойчивыми в метастабильной фазе, называют зародышами образующейся фазы. Для размеров меньших или больших, чем размеры зародыша, устойчивы обе фазы, поэтому сам зародыш находится в неустойчивом равновесии с первоначальной фазой. [c.259]

Известно большое значение процесса барботажа и уноса для проектирования ответственных аппаратов в различных отраслях техники. Однако изучение устойчивости динамического двухкомпонентного слоя, т. е. слоя, существующего лишь в процессе движения, получило развитие сравнительно недавно. Формы совместного движения газа и жидкости или двух несмешивающихся жидкостей исключительно многообразны и охватывают различные случаи от движения двух потоков, взаимодействующих только на одной непрерывной поверхности раздела, до движения потока, в котором обе фазы раздроблены и структура смеси весьма неустойчива. [c.324]

В системах, обладающих большим запасом свободной энергии, протекают самопроизвольные процессы, ведущие к уменьшению ее. Так, в коллоидных системах может происходить слипание частиц — коагуляция, в результате которой поверхность раздела фаз и соответственно запас свободной энергии уменьшаются. Системы, в которых происходят самопроизвольные изменения размеров частиц, называют агрегативно неустойчивым и. [c.40]

Распыливание топлива паровыми и пневматическими форсунками в зависимости от его относительной скорости сопровождается образованием на поверхности раздела топлива и пара (воздуха) неустойчивых волн. В результате этого, как и при механическом распыли-вании, струя или пленка топлива распадается на отдельные частицы. [c.16]

Формы совместного движения двух жидких сред исключительно многообразны и охватывают состояния, лежащие между движением двух сплошных параллельных потоков, взаимодействующих только по одной непрерывной поверхности раздела, и движением потока пены, в которой обе фазы образуют сплошную тонкую и неустойчивую структуру. [c.204]

Выше при рассмотрении пленочной конденсации формулировка уравнений, описывающих движение и теплообмен в двухфазной системе, не вызывала принципиальных затруднений, поскольку обе фазы образовывали непрерывные потоки с одной отчетливо выраженной поверхностью раздела. Кипение представляет пример такого процесса, в котором компоненты потока могут быть в чрезвычайно сильной степени раздроблены на пузыри, капли, пленки. Для любого дифференциального объема каждого из таких конечных дискретных элементов системы безусловно справедливы рассматривавшиеся нами ранее обш,ие дифференциальные уравнения движения и теплопроводности. Точно так же для любой дифференциальной площадки на поверхностях раздела фаз справедливы рассмотренные ранее условия теплового и механического взаимодействия. Однако вследствие весьма большого числа дискретных элементов системы, их непрерывного возникновения, роста и деформации в процессе движения и теплообмена, весь такой двухфазный поток в целом должен характеризоваться некоторыми специальными вероятностными законами системы многих неустойчивых элементов. Здесь в известной степени можно провести аналогию с турбулентным течением однородной жидкости, в котором для каждого дифференциального элемента справедливо уравнение Навье-Стокса, а весь поток в целом подчиняется специальным (еще плохо известным) статистическим законам турбулентного течения. [c.342]

Новые зерна, образовавшиеся при первичной рекристаллизации, неустойчивы. Поверхность зерна металла, так же как поверхность жидкости, обладает избыточной поверхностной энергией. При уменьшении площади раздела зерен уменьшается их свободная поверхностная энергия. Чем крупнее зерна, тем меньше общая поверхность раздела между ними. Поэтому зерна деформированного и рекристаллизованного металла начинают поглощать друг друга. Средний размер зерна увеличивается. Этот процесс называется вторичной или собирательной рекристаллизацией. [c.114]

Таким образам, общее увеличение свободной энергии системы равно 7з работы образования поверхности раздела зародыша критического размера, и, следовательно, только /з энергии, необходимой для образования зародыша, покрывается за счет энергии, выделяющейся при переходе из неустойчивого в устойчивое состояние. Недостающая часть поставляется за счет флуктуаций. [c.172]

Неустойчивость поверхности раздела двух деформируемых сред и, как частный случай, неустойчивость свободной поверхности деформируемой среды — предмет давно начавшихся и многочисленных исследований. [c.204]

Хорошо известные классические работы по устойчивости поверхности раздела двух жидкостей разной плотности в поле силы тяжести (неустойчивость Рэлея-Тэйлора при расположении тяжелой жидкости над легкой), рассматривавшие задачу в линейном приближении, пополнились позднее работами, посвященными эволюции возмущений на нелинейной стадии. Так, показано ), что при задании на поверхности жидкости первоначально синусоидальных возмущений малой амплитуды обращенные вниз выпуклости поверхности превращаются в растущие со все большей скоростью пальцы , вверх же всплывают пузыри , достигая постепенно постоянной скорости подъема. Развитие подобного вида структур исследовано также в случаях, когда поверхность возмущена в двух направлениях и образующиеся периодические структуры являются трехмерными. [c.205]

В случае неустойчивых резонаторов с Л экв 1 ( 2.5) просветление поверхностей раздела не помогает, если хоть одна из них совпадает с поверхностью следующей в одном из направлений сферической волны геометрического приближения (напомним, что фронты волн, идущих навстречу друг другу, там не совпадают). Дело в том, что просветленные поверхности каким-то остаточным отражением все же обладают (обычно коэффициент отражения по интенсивности при просветлении составляет 0,2 0,5 %) образующаяся за счет этого волна при указанном совпадении является сходящейся. [c.137]

При рассмотрении неустойчивых резонаторов в 2.5 мы уже сталкивались с тем, что даже чрезвычайно слабая сходящаяся волна, порожденная краевой дифракцией, существенно сказывается на свойствах неустойчивых резонаторов. Волны, образованные за счет остаточного отражения от поверхностей раздела, неизмеримо интенсивнее и приводят, если они являются сходящимися, прямо-таки к гибельным с точки зрения угловой расходимости последствиям. [c.137]

Поверхность раздела неустойчива, на ней возни-каютзихд , в результате -чегО анзитная струя перемешивается с окружающей [c.203]

Причина такого большого несовпадения обоих коэфициентов сопротивления объясняется тем, что в действительной жидкости слои ее, составляющие поверхности раздела, неустойчивы и очень быстро превращаются в отдельные вихри. Поэтому обтекание г1ластинки в том виде, в каком оно показано на фиг. 119, не может долго продолжаться. Позади пластинки возникает значительное понижение давления, благодаря чему сопротивление пластинки значительно увеличивается. Вследствие отрывания поверхностей раздела спектр линий тока позади [c.165]

Линейная теория не дает ответа на вопрос о временном развитии неустойчивости Тейлора. Опытные наблюдения показывают, что начальная стадия развития тейлоровской неустойчивости хорошо предсказывается линейной теорией. На поверхности раздела фаз возникает синусоидальное очертание с длиной волны Л , т. е. [c.145]

Задача исследования, которая в общей постановке обсуждалась в 3.1, сводится к нахождению взаимосвязи (пик. Функция со = со (А ) позволяет установить характер волнового движения и условия гидродинамической неустойчивости. Именно, если при любых волновых числах к величина со вещественна, то на границе существуют волновые движения, которые не растут (и не затухают) во времени. Если же в какой-то области чисел к величина со становится комплексной вида со = Oyj + /со,, где O/j и со, — вещественная и мнимая части, то поверхность раздела будет прогрессивно во времени отклоняться от начального состояния. Гидродинамическая неустойчивость в системе, обладающей относительным движением фаз, называется неустойчивостью Гельмгольца (или, согласно [30], Кельвина—Г ельмгольца). [c.147]

В окрестности дефекта на поверхности раздела в нагруженном композиционном теле локальные напряжения резко возрастают, особенно около границ дефекта. Если уровень локальных напряжений достаточно высок, то дефект становится неустойчивым и может развиться до столь больших размеров, что тело разрушится. При исследовании динамических задач теории упругости было установлено, что динамическая концентрация напряжений выше концентрации, рассчитанной для соответ-ствуюш,ей статической задачи. Вследствие этого может оказаться, что дефект на поверхности раздела будет развиваться или нет в зависимости от того, прикладывается ли внешняя нагрузка внезапно, скачком, или же возрастает постепенно. Распространение дефекта вдоль поверхности раздела двух соединенных упругих тел с различными упругими константами и различными плотностями изучалось в работе Брока и Ахенбаха [17]. Было установлено, что развитие дефекта вызвано концентрацией напряжений, возникающей в тот момент, когда система горизонтально поляризованных волн достигает границы дефекта. Предполагалось, что разрыву адгезионных связей предшествует течение в слое, связывающем тела в единую систему. Была вычислена скорость перемещения переднего фронта зоны течения для различных значений параметров, определяющих свойства материала, и различных систем волн. Оказалось, что по достижении критического уровня пластической деформации происходит разрыв материала на заднем фронте зоны течения. [c.387]

Сплав, получающийся в результате закалки, имеет неустойчивое состояние. Для придания ему большей устойчивости выполняется еще и другая термическая обработка — отпуск, состоящая в нагреве до температуры, значительно меньшей, чем температура закалки, и медленном охлаждении. В процессе отпуска часть легирующей добавки выделяется из пересыщенного раствора в виде включений с поверхностью раздела, и такая комбинация повышает прочность в большей мере, чем одна пересыщенность раствора. [c.267]

Поверхность раздела между оторвавшимся ог стенки и основным потоками неустойчива, она периодически свёртывается в вихри, к рые сносятся вниз по потоку. Место расположения отрыва в Д. зависит от толщины пограничеюго слоя, от величины положит, градиента давления, определяемого гоом. формой Д., от профиля скорости и уровня турбулентности перед входом в Д. [c.692]

При ещё меньших значениях С (С= С ) наступает пересечение эквипотенциальных поверхностей с внеш, стороны более массивной компоненты в точке 1,3, после чего эквипотенциальные поверхности разделяются на две фигуры (С = С ), расположенные выше и ниже ЛИНИН, соединяющей центры масс. Наконец, при нек-ром значении С эти фигуры вырождаются в две Точки 4 и носящие назв. треугольных либрац. точек Лагранжа. При любом отношении масс компонент эти точки образуют с центрами масс звёзд равносторонние треугольники Ь М1М и Ь М1М . Положение точек Ьц 3 на линии, соединяющей центры компонент, зависит от отношения масс. Все либрац. точки являются точками относит, равновесия, т. к. в них уф = 0. — точки неустойчивого равно- [c.30]

Тангенциальным разрывом является поверхность раздела двух жидкостей с разл, термодвнамич. параметрами, движущимися относительно друг друга с нек-рой скоростью, нараллельвой границе раздела. Примером тангенциального Р. м. служит магнитопауза как граница раздела между магнитосферой и солнечным ветром. На тангенциальном разрыве обычно развивается неустойчивость Кельвина — Гельмгольца с инкрементом [c.249]

Эмульсия может быть определена как дисперсия одной жидкости в другой. С термодинамической точки зрения такая система неустойчива, однако время, требуемое для ее разделения на фазы, может составлять от нескольких секунд до нескольких лет. Свободная поверхностная энергия проявляется как сила, уменьшающая площадь поверхности раздела и способствующая соединению мелких капель в более крупные, когда они соприкасаются в результате броуновского движения или механического перемешивания. Скорость расслоения зависит от первоначального размера частиц, разницы в плотиости фаз, вязкости непрерывной фазы и силы тяжести, действующей на частпцы. Таким образом, расслоение эмульсии нередко может быть ускорено путем увеличения ее силы тяжести центрифугированием. В некоторых случаях можно уменьшать или увеличивать плотность и вязкость дисперсионной среды добавлением в нее растворимых веществ или растворителя. [c.124]

Ц е нтры графитизации появляются после переохлаждения жидкого чугуна или пересыщения аустенита углеродом, когда они обладают избыточным запасом свободной энергии. В свою очередь, образование графита ведет к появлению поверхности раздела между фазами в чугуне, что, наоборот, увеличивает запас свободной (поверхностной) энергии. Таким образом, получается неустойчивое равновесие, возникающие кристаллы графита неустойчивы, они непрерывно создаются и распадаются. [c.149]

При скорости нагрева 60 - 100°С/мин для всех вариантов исходной структуры образование 7-фазы начинается в низкокремнистых участках матрицы, причем преимущественными местами зарождения аустенитных кристаллов являются стыки и границы зерен феррита, а не межфазные поверхности раздела феррит - графит, несмотря ка наличие в образцах серий Б и В мелких графитных включений, расположенных в обедненных кремнием областях (рис. 36). Поскольку эти включения обладают повышенной растворимостью и обеспечивают пересыщение углеродом прилегающих областей ферритной матрицы в соответствии с флуктуацион-ной теорией, следовало ожидать образования зародышей 7-фазы именно здесь. Тем не менее аустенит в первую очередь появляется в менее обогащенных углеродом областях ферритной матрицы, на границах зерен и субзерен. Эти данные свидетельствуют о том, что в чугуне, так же как и в стали, образование аустенита по границам зерен связано прежде всего с их неустойчивостью с термодинамической точки зрения. Концентрационные же изменения играют вторичную роль, хотя, несомненно, оказывают влияение на а - 7-пре-вращение. [c.77]

О. В. Пелевин, Б. Г. Гирин, Б. Д. Лайнер и др. [73, с. 261—268] наблюдали неустойчивость гладкой поверхности раздела фаз при выращивании монокристаллов ар-сенида галлия, легированного хромом и железом. Установлено, что гладкий фронт кристаллизации арсенида галлия при легировании становится неустойчивым и возникает ячеистая субструктура с выделением второй фазы в виде пластинчатых прослоек. [c.69]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...