Трение вязкое в потоке

Взаимодействие фаз. Рассмотрим силы, действующие на сферическую твердую частицу, совершающую хаотические перемещения и вращения в потоке газа. Со стороны несущего газа, помимо силы Архимеда /л и силы присоединенных масс fm, на v-ю частицу действует сила вязкого трения / (v) и, обсуждаемая подробно ниже в 2 гл. 5, поперечная (из-за вращения) сила Магнуса /м ( v). Для этих сил имеем выражения (см. (4.2.13), (4.2.14), [c.215]

Слева стоит скорость изменения энергии единицы объема жидкости, а справа — дивергенция плотности потока энергии. В вязкой жидкости закон сохранения энергии, конечно, тоже имеет место изменение полной энергии жидкости в некотором объеме (в 1 сек.) должно быть по-прежнему равно полному потоку энергии через границы этого объема. Однако плотность потока энергии выглядит теперь иным образом. Прежде всего помимо потока pv (и /2 + w), связанного с простым переносом массы жидкости при ее движении, имеется еще поток, связанный с процессами внутреннего трения. Этот второй поток выражается вектором— (v t ) с компонентами (см. 16). Этим, однако, не исчерпываются все дополнительные члены в потоке энергии. [c.270]

Сила гидродинамического сопротивления обязана своим возникновением, как это ясно из 10.4, наличию в вязкой жидкости потока импульса по нормали к твердой стенке а равна величине импульса за единицу времени, непрерывно передаваемого от более удаленных от стенки слоев жидкости к менее удаленным и к самой стенке, приходящегося на единицу площади стенки, т. е. плотности потока импульса. Численно а равняется силе трения, действующей со стороны жидкости на единицу площади твердой стенки. [c.367]

Если в потоке выделить некоторый элементарный объем, то на его поверхности будут действовать касательные и нормальные силы. Касательные силы возникают вследствие внутреннего трения или вязкости. Как известно, Ньютон сформулировал закон, согласно которому касательное напряжение трения между двумя слоями прямолинейно движущейся вязкой жидкости пропорционально отнесенному к единице длины изменению скорости по нормали к направлению движения [c.13]

Предполагается, что при движении жидкости наблюдается скольжение одного слоя жидкости по другому, в результате чего происходит процесс, аналогичный трению, поэтому силы, возникающие при скольжении, называются силами внутреннего трения. Наличие внутреннего трения в жидкости обусловливает ее свойство отзывать сопротивление касательным усилиям, которое называется вязкостью. Жидкость, в которой проявляется вязкость, называется вязкой. Всякое трение сопровождается потерей энергии, поэтому при движении вязких жидкостей неизбежно теряется часть энергии, содержащейся в потоке. Еще в 1687 г. Ньютон высказал гипотезу о том, что силы внутреннего трения, возникающие между соседними движущимися слоями жидкости, прямо пропорциональны скорости относительного движения и площади поверхности соприкосновения, вдоль которой совершается относительное движение, зависят от рода жидкости и не зависят от давления. [c.14]

Здесь Тд. —нормальное напряжение на грани элемента, перпендикулярной оси х оно направлено вдоль оси х. Это напряжение возникает от сил трения в вязкой жидкости под действием неравномерного распределения скорости в потоке —тангенциальное, или касательное, напряжение на грани элемента, перпендикулярной [c.17]

Функцию называют диссипативной функцией. Эта функция представляет собой количество теплоты, возникающей в потоке вязкой жидкости за счет необратимой работы сил внутреннего (вязкого) трения, и выражается через градиенты скоростей. [c.22]

В реальном потоке (вязкий газ с неравномерным распределением скорости в пограничном слое) условие эквивалентности работы трения и теплоты трения не выполняются (не вся работа трения превращается в теплоту). [c.200]

Реальная вязкая жидкость характеризуется наличием сил трения, которые возникают при ее движении. Силы трения в потоке жидкости, состоящем из множества элементарных струек, играют двоякую роль [c.102]

Пример 7.1. По заданному профилю скорости в потоке вязкой жидкости рассчитать работу сил трения. [c.188]

Поясним общие положения теории подобия на частном примере из гидромеханики. Для этого рассмотрим один из простых случаев стационарного изотермического вынужденного движения жидкости или газа внутри плоского канала. Схема такого движения показана на рис. 2-8. На входе в канал скорость движения постоянна. По мере продвижения среды вдоль канала вследствие сил вязкого трения частицы жидкости вблизи поверхностей замедляются. В потоке возникает переменное поле скоростей. [c.46]

При движении жидкости или газа с высокой скоростью в потоке около поверхности из-за сил внутреннего трения наблюдается выделение теплоты. с то вносит некоторые особенности в протекание процесса теплообмена. Внутренний разогрев потока представляет собой необратимый процесс рассеивания части механической энергии движения вследствие вязкого трения и перехода этой энергии в теплоту. Процесс этот называют диссипацией энергии движения. [c.286]

Наблюдаемое из графика (рис. 247) возрастание коэффициентов трения, а следовательно, и сил трения в области жидкостного трения, т. е. при скоростях, превышающих их значения, обеспечивающие объясняется проявлением в потоке смазки закона гидравлических сопротивлений в условиях течения вязкой жидкости, по которому рост сопротивлений связывается с ростом градиента скорости [см. формулу (1)]. Поскольку в слое смазки градиентом скорости в первом приближении можно считать отношение где [c.354]

При кольцевом течении и высоте волн, превышающей толщину вязкого слоя парового потока,, доминирующее влияние на величину коэффициента трения оказывают профильные потери. Причем волновая кольцевая пленка увеличивает сопротивление трения примерно в 4 раза по сравнению с песочной шероховатостью, имеющей такую же высоту неровностей. [c.152]

Более высокие значения Re,,, в указанных пределах отвечают меньшей возмуш,енности натекающего потока. Если скорость вне пограничного слоя увеличивается вниз по течению (давление падает, конфузор), то область ламинарного течения удлиняется. В противоположном направлении действует замедление (давление растет, диффузор), при котором область ламинарного течения укорачивается. Как бы то ни было, при турбулизации слоя изменяется природа сил, тормозящих течение вблизи стенки. В ламинарном слое развивается обычное вязкое трение, имеющее в своей основе чисто молекулярный процесс переноса количества движения, в турбулентном же слое торможение вызывается турбулентным переносом количества движения, который проявляется в действии соответствующих сил турбулентного трения. Однако и при турбулентном пограничном слое в классической теории принимается, что торможение в предельной близости к стенке происходит только за счет вязкого трения, поскольку пульсации скоростей там затухают и к самой стенке прилегает тонкий ламинарный подслой (фильм). [c.106]

Если режим течения несжимаемой жидкости оказался турбулентным или переходным, то из-за существенного влияния вихре-образования в потоке теория течения вязкой жидкости не может быть применена к данному случаю. Здесь падение давления подчиняется законам, схожим с теми, которые имеют место при течении жидкости с трением внутри трубок. Однако в тех случаях, когда критерий Рейнольдса соответствует переходному режиму, эти уравнения могут быть использованы как первое приближение, дающее заведомо большую величину утечек. [c.51]

Из этих уравнений видно, что в осредненном движении пульсации скорости вызывают появление членов, стоящих в фигурных скобках, аналогичных по смыслу членам вязкого трения, и члены называются членами турбулентного трения и выражают собой потерю энергии в результате- переноса количества движения значительными (молярными) объемами жидкости, перемещающимися вследствие пульсации скорости в потоке. [c.35]

Местные сопротивления связаны с резкими изменениями сечения или формы канала. В таких местах в потоке возникают отрывы пограничного слоя, вихри и тому подобные неупорядоченные течения, вызывающие интенсивное рассеяние энергии на сравнительно коротких участках тракта, порядка (610)0. Так как механизм потери энергии в данном случае связан, в основном, не с вязким трением, а с действием инерционных сил, то коэффициент местного сопротивления определяется геометрией данного места тракта и зависит от вязкости только в области малых чисел Re. [c.292]

Опыт показывает, что в потоках вязких жидкостей или газов около поверхности твердого тела или у границы двух потоков жидкости, движущихся с разными скоростями, действие сил вязкости в разных областях течения проявляется неодинаково. Оно проявляется заметно там, где возникают большие поперечные градиенты скорости и, как следствие, касательные напряжения велики. По мере увеличения расстояния от стенки действие сил вязкости ослабевает и становится исчезающе малым на сравнительно небольшом удалении, В обычных условиях течения скорость частиц жидкости относительно обтекаемой поверхности и на самой поверхности равна нулю с увеличением расстояния от стенки она быстро увеличивается, приближаясь к скорости внешнего потока О), где поперечные градиенты скорости практически равны нулю, а касательные напряжения, возникающие вследствие трения, пренебрежимо малы. Течение в области, удаленной от поверхности, можно считать совпадающим с потенциальным течением идеальной жидкости и применять к нему закономерности теории идеальной жидкости. Эту область называют потенциальным или внешним потоком. Тонкий слой жидкости, прилегающий к поверхности обтекаемого тела и заторможенный вследствие трения, называют динамическим пограничным слоем. В пределах пограничного слоя касательное напряжение от трения очень велико даже при малой вязкости жидкости, поскольку очень велик градиент скорости в направлении, перпендикулярном поверхности тела. Во внешнем потоке инерционные силы преобладают над силами вязкости, поэтому уравнения Навье—Стокса переходят в уравнения движения идеальной жидкости. [c.18]

Краткое содержание. Во вращающихся с большой скоростью подшипниках вал при малой нагрузке устанавливается во вкладыше почти концентрично. Поток в слое смазки можно в первом приближении рассматривать как течение Куэтта. В данной работе изучается соотношение между температурой, вязкостью и трением в таких подшипниках, для которых необходимо учитывать влияние теплоты внутреннего трения вязкой смазочной жидкости и изменение вязкости от температуры. [c.199]

В пограничном слое развиваются значительные силы вязкого трения, и в нем касательные напряжения трения изменяются от максимального значения на стенке почти до нуля на небольшом расстоянии от нее. За профилем сбегающий пограничный слой взаимодействует с внешним потоком и образует область подторможенной жидкости, в которой поле скоростей постепенно выравнивается. Эта область называется аэродинамическим следом. Вихревые потери обусловлены наличием местных диффузорно-стей на профиле. Отрыв потока на профиле, связанный с натеканием, чаще всего происходит вблизи входной кромки. [c.52]

Для обратимых равновесных потоков показатель изоэнтропы дает возможность определить соотношение между давлением и плотностью, скорость потока, термодинамическую скорость звука и ряд других газодинамических характеристик. Однако большинство встречающихся на практике процессов течения двухфазных сред происходит неравновесно. Степень неравновесности зависит от многих факторов градиентов скоростей фаз, дисперсности среды, времени процесса, начальных и граничных условий и т. п. Причем в зависимости от размеров и структуры жидкой фракции в процессе расширения двухфазной смеси возможны не только конденсация, но и испарение — подсушка среды. Кроме того, скорости фаз в потоках, как правило, различаются, что приводит к дополнительным потерям на трение, выделение тепла и соответственно рост энтропии, Очевидно, что в этих условиях использовать термодинамический показатель k нельзя и речь может идти лишь о показателе адиабаты, учитываюшем степень неравновесности и необратимости процесса. Если исключить из анализа явления, характерные и для однофазных сред потери в пограничном слое, потери от неравномерности поля скоростей в вязких средах и др., то основными причинами необратимости процессов в двухфазных потоках можно считать потери от механического взаимодействия теплообмена и массообмена при конечной скорости обменных процессов между фазами. [c.73]

При этом в опубликованных работах большей частью исследуется теплообмен при ламинарном пограничном слое на лобовой части тел с притупленным носом. При турбулентном пограничном слое получены лишь первые результаты. При этом необходимо обратить внимание на следующее важное обстоятельство. При сверхзвуковом потоке уравнение вязкой жидкости (Путем разложения по малым приращениям плотности можно разбить на две части первую, отображающую систему нестационарных уравнений гидродинамики, и вторую — систему уравнений акустики. Это соответствует то.му положению, что переход видимого движения в тепло в общем случае происходит двояким путем за счет трения, отображаемого в уравнениях движения тензором вязких напряжений, и за счет акустической сжимаемости. [c.15]

Профильными потерями в плоском потоке через решетку мы называли потери, связанные с трением вязкой жидкости о поверхности лопаток и с отрывом потока на них. Дополнительные потери в потоке через прямую решетку по сравнению с потерями в основном (плоском) потоке называются концевыми потерями и делятся условно на две части на потери, обусловленные наличием зазора, и на вторичные потери, возникающие при отсутствии зазора. Ниже мы будем рассматривать только вторичные потери. [c.432]

Пространственному движению в пограничном слое обязательно соответствует некоторое вторичное течение в основном потоке, которое может быть найдено, если известно движение в пограничном слое. Для этого следует применить известное свойство вихревого движения жидкости (которым в данной задаче воспользовался Н. Е. Жуковский) движение вязкой жидкости в каждый момент времени можно рассматривать как движение идеальной жидкости при наличии известной завихренности в пограничном слое у твердых границ потока. При этом в отличие от описанных ранее вихревых моделей движения используется только одно условие сохранения вихря в каждый момент времени (вторая теоре 5а Гельмгольца) возникновение же и развитие вихрей объясняется трением жидкости в пограничном слое. В силу установленного пространственного характера пограничного слоя вихревые линии в нем не перпендикулярны ю скоростям внешнего потока, чему и соответствует вторичное течение, подобное указанному на рис. 148, б. [c.443]

Анализ уравнений движения вязкого газа показывает, что при безвихревом его течении деформация сдвига между отдельными слоями газа отсутствует и поэтому внутреннее трение в потоке не проявляется. Эффект вязкости проявляется только в слоях, прилегающих к ограничивающим поток твердым поверхностям. Кроме того, в таких ступенях реальный поток обычно близок к теоретическому. Поэтому ступени с постоянной циркуляцией могут иметь несколько более высокие значения КПД, чем ступени с другими законами изменения с по радиусу. Они применяются в компрессорах многих газотурбинных двигателей. [c.69]

Пусть плоская аэродинамическая решетка (рис. 9.1) обтекается без отрыва дозвуковым потоком вязкой жидкости. При достаточно большом числе Re пограничный слой на лопатках будет тонким, и в этом случае весь поток можно разбить на четыре характерные области. Область / — безвихревой, т. е. потенциальный поток, где трением можно пренебречь область // — относительно тонкий пограничный слой на лопатках, в котором существенно влияние трения и наблюдается большой поперечный градиент скорости область /// — кромочные следы, образующиеся за лопатками, где также существенно влияние трения область IV — кромочные следы после слияния, где под влиянием трения продолжается выравнивание потока. [c.227]

В соотношениях (1.5) первые два условия выражают непрерывность вязкого трения и теплового потока, третье условие вытекает из отсутствия протекания массы через линию разрыва, а два последних, не следующие из законов сохранения массы, импульса и энергия, вводятся в связи с их естественностью для однозначности решения (условия на поверхности разрыва в пограничном слое и факт неоднозначной определенности разрывных движений вязкой теплопроводной жидкости обсуждены в работе [1]). [c.352]

Сила вязкого трения для плоского потока в направлении оси X с учетом, что 1у > h , равна [c.153]

В потоке с исчезающей вязкостью ()д. 0) происходит вырождение вязкого подслоя, проявляющееся в том, что область существенного влияния молекулярного трения уменьшается с ростом числа Рейнольдса быстрее, чем общая толщина турбулентного пограничного слоя. Вследствие вырождения вязкого подслоя [c.21]

Если определяющей силой в потоке жидкости является сила внутреннего трения, например при движении в напорных трубопроводах вязких жидкостей, критерием гидродинамического подобия будет число Рейнольдса Re=y//v, где I — характерный поперечный размер русла, например диаметр трубы. Число Re является величиной, пропорциональной отношению сил инерции к силам трения. [c.62]

В гл. VI рассмотрено подробно обтекание с трением плоской пластины, расположенной параллельно направлению потока в этом случае давление в потоке практически не изменяется. При обтекании же вязкой жидкостью профиля давление около его поверхности существенно изменяется. Исходя из этого, все течение вблизи профиля следует разделить на два основных участка конфузорный участок, в котором скорость возрастает, а давление соответственно падает, т. е. градиент давления отрицателен ( р1йх<0), и диффузорный участок, в котором скорость падает, а давление возрастает, т. е. градиент давления положителен dpJdx > 0). [c.27]

Ранее (см. 10) отмечалось, что производство энтропии в адиабатной системе обусловлено, в частности, диссипативными эффектами. В потоке вязкой среды это проявляется в непосредственной форме. Полагая, что (1дгр = Тй8 , где индексом н обозначен необратимый переход работы сил трения в теплоту, из формулы (7.13) имеем [c.172]

Из этих формул видно, что порядок членов, учитывающих вязкие силы, зависит от порядка кинематической вязкости. Известно, что для газов и невязких капельных жидкостей (например, для воды) величина V мала, однако не известно, каков порядок этой малости Для ответа на этот вопрос следует обратиться к сущности самой идеи о пограничном слое в качестве его выделяется такая область потока, где силы вязкости имеют тот же порядок, что п силы инерции. Видно, что если 0(v)=6 , то последний член уравнения (14.36) или символической формулы (14.36 ) имеет конечный порядок, как и инерционные члены в его левой части (например, если принять 0(v)=б, то это условие выполнить нельзя). В уравнении (14.37) или символической формуле (14.37 ) при 0(v)=б все члены, кроме сил давления, бесконечно малы (точнее имеют порядок Шуу, д или еще более высокий порядок малости). Следовательно, из выражения (14.37) имеем др1ду = 0, т. е. давление в направлении поперек пограничного слоя не изменяется. Оно равно давлению во внещнем потоке, которое в общем случае может изменяться вдоль оси Ох, например, при обтекании криволинейной поверхности ИЛИ В потоке на начальном участке трубы. Предполагается, что во внешнем потоке отсутствует трение, это приводит к простой зависимости между скоростью гюо и давлением ро в этой области. Такая зависимость получается из уравнения (14.36), если отбросить члены, учиты- [c.343]

При дви5кении подводной лодки на большой глубине влияние существования свободной поверхности жидкости на поле скоростей вблизи тела ничтон<но мало. В этом случае наличие сопротивления связано с силами вязкого трения и с возникновением в потоке жидкости вихрей, что при малых скоростях хода обусловливается свойством вязкости воды. Если в рамках теории идеальной жидкости можно принять, что влияние свободной поверхности несущественно, то потенциал скоростей вблизи тела можно считать таким же, как и в бесконечной массе жидкости. На этом основании при установившемся поступательном движении лодки с постоянной скоростью из формулы (16.1) после подстановки в нее давления, выраженного по формуле Коши — Лагранжа, получим, что сила А будет отлична от нуля только за счет гидростатической части давления и будет точно равна силе Архимеда (см. также 8). Момент гидродинамических сил будет равен моменту силы Архимеда, определенному по правилам гидростатики, и добавочному динамическому моменту, определенному по формуле (16.15). [c.208]

Из этих уравнений можно получить следующие критерии подобия Fo = arjl — критерий тепловой гомохронности (число Фурье), характеризующий связь скорости изменения температурного поля со свойствами и размерами тела Ре = Ке/а- критерий теплового подобия (число Пекле), отношение теплосодержания потока в осевом направлении к тепловому потоку в поперечном направлении Рг = vja = Ре/Л — критерий подобил температурных и скоростных полей (число Прандтля) Но = Ft//- критерий гидродинамической гомохронности (число Струхаля), характеризующий изменение поля скоростей течения во времени Fr =V lgl- критерий гравитационного подобия (число Фруда), отношение сил инерции и тяжести в потоке Re = Vl/v — критерий режима движения (число Рейнольдса), характеризует отношение сил инерции вязкого трения Ей = AplpV — критерий подобия полей давления (число Эйлера), связывает перепады статического давления и динамического напора. [c.164]

В дифференциальное уравнение (3-8) в качестве неизвестной величины, кроме температуры, входит еще скорость. Распределение скорости в потоке жидкости определяется из совокупности уравнений движения вязкой жидкости и уравнения сплощности. Здесь используется уравнение движения в форме Навье—Стокса. При его выводе рассматриваются силы трения, подъемная сила (сила тяжести), сила давления п уравновешивающая их [c.136]

То, что столь крупные результаты достигаются очень малыми средствами,— обычное явление. Резонанс в колебательной системе без трения, вызываемый очень малым колебательным возмущением, является тому примером (между явлениями резонанса и выпучивания имеется очень близкая аналогия). Зависимость подъемной силы находящегося в потоке вязкой жидкости крыла — еще один такой пример теоретически для невязкой идеальной жидкости отсутствует циркуляция вокруг крыла, а следовательно не возникает и подъемная сила, но наличие на задней кромке, где течения над и под крылом встречаются с первоначально различными скоростями, даже минимальнейшего вязкого трения достаточно, чтобы локально уравнять эти скорости, создавая таким образом циркуляцию и подъемную силу. [c.80]

При движении вязких жикостей часть механической энергии за счет работы неконсервативных внутренних сил трения превращается в тепло. Чтобы убедиться в том, что здесь действительно имеет место необратимый процесс перехода механической энергии в тепловую, введем в рассмотрение удельную энтропию потока. [c.427]

Н. П. Петров в 1900 г. в своем сочинении о трении в машинах выписывал краевые условия с проскальзыванием жидкости вдоль границы с твердым телом, а рецидивы слоров о внешнем трении скольжения в вязкой жидкости (при нормальных условиях в потоке) возникали и в XX в. [c.69]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...