Подобие в гидромеханике

Вопрос о подобии в гидромеханике особенно важен потому, что экспериментальные исследования могут быть произведены зачастую только над моделями тел и по этим экспериментальным данным необходимо бывает выяснить, как будут вести себя в соответствующем потоке сами тела. [c.406]

Тесно связана о экспериментальным методом его теоретическая основа — теория подобия. В этом разделе гидромеханики устанавливают те условия и правила, по которым результаты экспериментов на макетах следует переносить на натурный объект. Этим, однако, роль теории подобия не исчерпывается, так как она служит эффективным средством обобщения и обработки экспериментальных данных, а также дает методы качественного анализа гидродинамических явлений. Последнюю функцию выполняет также теория размерностей, тесно связанная с теорией подобия. [c.24]

С вопросами теорий размерности и моделирования мы сталкиваемся при самом первоначальном изучении физики в школе, а в исследовательской работе—в самой начальной стадии постановки новых задач. Доб.авим ещё к этому, что эти теории отличаются крайней простотой и элементарностью. Несмотря на это, соображения о подобии явлений получили широкое распространение и сознательное использование сравнительно недавно так, например, в гидромеханике—только в последние 30—40 лет. [c.5]

Критериев подобия, используемых в гидромеханике, достаточно много. Наиболее общим из них является число Ньютона Ne. Оно пропорционально отношению суммарной активной силы к силе инерции [c.34]

Эффективность методов моделирования во многом определяется правильностью подбора подобного физического процесса (подобной модели), т.е. решения вопроса о том, какие явления и в каких случаях можно считать подобными, а какие нет. Для оценки степени подобия двух процессов в гидромеханике используют так называемые критерии подобия — величины (обычно безразмерные), полученные теоретически, но правомочность использования которых подтверждена практикой. Данный подраздел посвящен выбору таких критериев подобия и анализу целесообразности их применения при решении различных практических задач. [c.36]

Вид формулы для обобщения экспериментальных данных при определении местных гидравлических потерь дает теория размерностей, теория подобия или анализ дифференциальных уравнений движения вязкой жидкости. Впервые формулу для оценки величины местных потерь ввел в гидромеханику немецкий ученый Вейсбах в XIX веке, поэтому она носит название формула Вейсбаха [c.107]

Некоторые очень важные разделы гидромеханики и механики твердых тел не включены в этот курс, так как, кроме общего курса механики сплошной среды, имеются дополнительные специальные курсы и другие книги, где более подробно развиваются соответствующие теории. Это относится, например, к теории плоскопараллельных движений жидкости и газа, к теории неустановившихся движений газа, к теории волн на поверхности тяжелой жидкости к более детальной теории размерности и подобия в механике, к теории пограничного слоя и турбулентности, к подробной теории пластичности и ползучести и к многому другому. [c.8]

При постановке гидродинамического эксперимента одним из основных является вопрос о том, по каким правилам должна быть изготовлена модель испытуемого объекта и по каким зависимостям следует пересчитать данные опытов, чтобы получить достоверное описание натурного гидродинамического явления. На этот вопрос дает ответ раздел гидромеханики, называемый теорией подобия, которая по существу является теоретической основой эксперимента. Кроме того, теория подобия дает методы построения рациональной структуры теоретических зависимостей и комбинаций входящих в них параметров, чем облегчается анализ и получение обобщенных выводов из теоретических решений. [c.118]

На этот вопрос дает ответ раздел гидромеханики, называемый теорией подобия. Теория подобия по существу является теоретической основой эксперимента, однако этим ее роль не ограничивается. Как мы будем иметь возможность неоднократно убедиться, теория подобия дает также методы построения рациональной структуры теоретических зависимостей и комбинаций входящих в них параметров, чем облегчается анализ и получение обобщенных выводов из теоретических решений. [c.127]

Из многочисленных экспериментальных исследований движения жидкости в трубах укажем на опыты с трубками малого диаметра французского врача и испытателя Пуазейля (1799—1869), изучавшего движение крови в сосудах, и опыты английского физика Рейнольдса (1842—1912), установившего в 1883 г. закон подобия течений в трубах. Целую эпоху в истории развития гидромеханики составляют исследования по воздухоплаванию, включающие разработку теории полета самолетов и ракет. Результаты этих исследований были изложены в трудах выдающихся русских ученых Д. И. Менделеева (1834—1907), Н. Е. Жуковского (1849—1921) и С. А. Чаплыгина (1869—1942). [c.8]

Наука о теплообмене является сравнительно молодой. Еще в начале текущего столетия вопросам теплообмена уделялось сравнительно небольшое внимание и вся практика теплотехнических расчетов основывалась на небольшом числе эмпирических данных. Значительное развитие теплотехники, характеризуемое появлением мощных котельных агрегатов, паровых и газовых турбин, вызвало необходимость в точном выполнении тепловых расчетов и обобщении разрозненных эмпирических данных о теплообмене. Одновременно большие успехи в области физики, в частности гидромеханики, позволили с достаточной полнотой выявить физическую сущность процессов теплообмена, а применение теории подобия позволило дать научную основу для разнообразных экспериментальных работ. Все это привело к тому, что теория теплообмена в настоящее время входит на равных правах с термодинамикой в физические основы теплотехники. [c.269]

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]

Материал в книге расположен в порядке нарастания сложности обсуждаемых процессов с целью облегчения его усвоения читателем. Поэтому, например, комплексные процессы теплопередачи излагаются после описания элементарных видов теплообмена, а вопросы гидромеханики по мере надобности приводятся совместно с изложением отдельных задач конвективного теплообмена. В книге рассмотрены основные положения теории подобия и их приложение к изучению процессов переноса теплоты. В конце каждого раздела приводятся числовые примеры решения наиболее характерных задач. [c.3]

Введение критериев подобия оказалось весьма плодотворным при решении разнообразных задач аэро- и гидромеханики, теплопередачи и др. Особенно важно то, что с помощью метода подобия можно исследовать различные явления на моделях. Так, например, критерий Рейнольдса (который применим не только к течению жидкостей в трубах, но и к обтеканию жидкостью погруженных в нее тел) позволяет изучать сопротивление, испытываемое телами в потоке жидкости, если заменить тела геометрически подобными моделями меньших размеров и соответственно увеличить скорость потока. [c.120]

Одна из наших основных целей — обосновать анализ размерностей с помощью постулатов, в которых явно используется упомянутая в 58 группа подобия положительных скалярных преобразований единиц измерения. Хотя постулаты будут формулироваться абстрактно, мы будем интерпретировать их при помощи простых примеров из гидромеханики, и, быть может, самым простым из них является следующий пример. [c.120]

В конце тридцатых годов состояние дела было следующим. Теория движения тел внутри жидкости успешно развивалась в рамках гидромеханики идеальной несжимаемой жидкости, решались точно уравнения движения при упрощенных граничных условиях для некоторых простых тел и простых случаев движения. В то же время инженеры испытывали модели действительных глиссеров и гидросамолетов, которые имели сложные криволинейные обводы, двигались в воде, обладающей вязкостью, и, естественно, не могло быть речи о точном гидродинамическом расчете. Устранению этого разрыва способствовала теория моделирования и подобия, основанная [c.37]

В книге приведены сведения по гидростатике и гидродинамике, а также рассматриваются вопросы гидравлики сооружений, некоторые специальные разделы гидромеханики, движения грунтовых вод и основы теории фильтрации, вопросы гидродинамического подобия, гидравлические расчеты судоходных шлюзов и элементы теории волн. [c.2]

В книге изложены гидростатика и гидродинамика. Рассмотрены вопросы гидравлики сооружений, судоходных шлюзов и теории волн, а также некоторые специальные разделы гидромеханики и основы теории фильтрации. Освещена теория гидродинамического подобия. Издание 1-е вышло в 1965 г. [c.2]

Использование экспериментальных исследований в гидравлике обусловило некоторый разрыв ее с гидромеханикой. Однако в конце XIX в. наметилось стремление сблизить и объединить оба эти направления в изучении законов движения жидкостей, особенно усилившееся после разработки теории размерности и подобия. Одновременно более глубоко стали изучать механизм (режим) движения жидкостей. Б связи с этим нельзя не отметить работы Д. И. Менделеева, О. Рейнольдса и Н. П. Петрова. Д. И. Менделеев первый указал на существование в природе двух режимов движения жидкости, характеризующихся различными законами сопротивления. Весьма полное освещение этих двух режимов ламинарного (слоистого или параллельноструйного) и турбулентного (беспорядочного) было дано О. Рейнольдсом, разработавшим теорию подобия применительно к изучению режимов движения жидкости. О. Рейнольдс установил критерий, названный его именем — число Рейнольдса, определяющий изменение режима движения жидкости при возрастании или убывании скорости. [c.8]

ИНОГО вида и некоторых простейших гипотез подобия (являю-ш,ихся, в частности, обязательной частью всех полуэмпирических теорий турбулентных струй и следов за обтекаемыми телами). Однако гипотезы подобия, опирающиеся на конкретные физические представления о механизме турбулентности, не были единственной основой этих теорий и всегда дополнялись (иногда даже и без настоящей надобности) предположениями более специального характера. Так, например, одним из важнейших выводов полуэмпирических теорий явилось установление универсального (т. е. справедливого при всех не слишком малых числах Рейнольдса) логарифмического закона для профиля осредненной скорости в трубах, каналах и пограничных слоях на плоской пластинке. В настоящее время известно, что этот закон можно вывести из одной только естественной гипотезы подобия, касающейся распределений вероятностей гидродинамических полей турбулентности в полупространстве, или из соображений размерности, опирающихся на простейшие предпо-ложения о физических величинах, определяющих в этом случае турбулентный режим. Тем не менее, в полуэмпирических теориях и этот результат всегда обосновывался с помощью некоторых специальных гипотез, причем, к сожалению подобные его выводы до сих пор остаются господствующими в учебной литературе по гидромеханике. [c.20]

В предыдущем параграфе статистические характеристики локально изотропной турбулентности исследовались с помощью одних лишь методов подобия и размерности, не требующих привлечения явного вида уравнений гидромеханики. В какой-то мере это было оправдано тем, что из уравнений гидромеханики не удается получить замкнутую систему уравнений для какого-либо конечного набора статистических характеристик турбулентности, и поэтому уравнения гидромеханики [c.362]

В силу разнообразия реальных сред, процессов и огромного числа взаимосвязанных факторов для получения данных зависимостей в подземной гидромеханике широко используется физическое моделирование, основанное на теории подобия. [c.1]

В работе [10] выведены дифференциальные уравнения сплошности и движения для газо-жидкостной смеси. Система уравнений применительно к теплообменным процессам потоков газовзвеси получена в работах [11—13]. Кроме того, представляют значительный интерес работы, в которых рассматриваются вопросы гидромеханики и термокинетики двухфазных потоков с применением теории подобия [11, 14, 15]. [c.16]

Совсем иной характер имеет теория универсального статистического режима мелкомасштабных компонент турбулентности при очень больших числах Рейнольдса. Эта теория непосредственно вытекает из гипотез подобия для мелкомасштабных компонент, предложенных А. Н. Колмогоровым (1941а, б) (к тем же выводам пришел и А. М. Обухов (1941), рассмотревший специальную модель физических процессов, обусловливающих эволюцию этих компонент). Ее создание явилось большим этапом в развитии статистической гидромеханики. [c.15]

Во второй работе А. Н. Колмогорова (1941) общий анализ свойств турбулентности с очень большим Re, опирающийся на применение гипотез подобия, был дополнен соображениями, использующими конкретный вид дифференциальных уравнений гидромеханики. В результате было показано, что функции Dll г) и Dlll (г) в равновесном интервале значений г должны быть связаны следующим динамическим уравнением [c.493]

Полуэмпирические теории турбулентности оказались очень ценным оружием для решения ряда важных практических задач однако принимаемые в этих теориях гипотезы часто не имеют надежного физического обоснования и мало что дают для понимания физического механизма турбулентности. Совсем иной характер имеет теория универсального стационарного статистического режима мелкомасштабных компонент турбулентности при очень больших числах Рейнольдса. Эта теория непосредственно вытекает из новых гипотез подобия для мелкомасштабных компонент, предложенных А. Н. Колмогоровым (1941а, б) (к тем же выводам пришел и А. М. Обухов (1941), рассмотревший специальную модель физических процессов, обусловливающих эволюцию этих компонент). Ее создание явилось новым большим этапом в развитии статистической гидромеханики. [c.20]

Числам подобия дают имена ученых, внесших большой вклад в теорию теплообмена и гидромеханику. В частности мы получили число Пуссельта [c.104]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...