Неустойчивость вязкая

Распределение турбулентной вязкости поперек турбулентного потока зависит от его структуры. Турбулентный поток условно можно разделить на три зоны вязкий слой, буферный слой (переходная область) и турбулентное ядро, В вязком слое, в области, непосредственно прилегающей к стенке, движение жидкости преимущественно ламинарное, т. е. молекулярная вязкость больше, чем турбулентная. Несколько дальше от стенки (за вязким слоем) течение становится нестационарным (буферный слой). После буферного слоя расположено турбулентное ядро, где весь поток вовлечен в турбулентное движение. Следует отметить, что вязкий слой не является полностью невозмущенным. Прилегающие к стенке сравнительно крупные элементы жидкости, имеющие низкую скорость, периодически отрываются от стенки и переносятся в ядро потока. Механизм этого явления полностью еще не изучен, но вероятнее всего этот процесс обусловлен неустойчивостью вязкого слоя. Элемент жидкости, оторвавшийся от поверхности, замещается жидкостью с большей энергией из удаленной от поверхности области именно эта жидкость приносит энергию, необходимую для отрыва элемента жидкости от поверхности. В ядре потока турбулентность генерируется и поддерживается элементами жидкости, пришедшими от стенки. [c.185]

Данные для неустойчивой вязкой спиральной моды ст = - приведены в табл. 4.5 и рис. 4.39. По сравнению с осесимметричной вязкой модой максимальные инкременты существенно больше, а критическое число Рейнольдса существенно шже (Ке = 17,527) и близко к Ке - для невязкой моды (Яе = 13,905, см. табл. 4.3). Принципиально, что область неустойчивости лежит в зоне отрицательных с/, где невязкие спиральные моды устойчивы. [c.224]

Неустойчивость вязко-пластического [c.638]

В противоположность невязкой неустойчивости вязкая неустойчивость с нейтральной кривой типа б (рис. 16.8) возникает в тех случаях, когда профили скоростей, например ламинарного пограничного слоя, не имеют точки перегиба. Теперь при бесконечно больших числах Рейнольдса неустойчивая область возмущающих волн с конечной длиной стягивается к нулю, и неустойчивые колебания существуют только при конечных числах Рейнольдса. В целом при повязкой неустойчивости (профили скоростей с точкой перегиба) область нарастающих колебаний значительно шире, чем при вязкой неустойчивости (профили скоростей без точки перегиба). [c.429]

В настоящем разделе представлена модель вязкого разрушения материала, рассматривающая процесс непрерывного образования и роста пор [76, 80]. Модель базируется на введенном понятии пластической неустойчивости структурного элемента материала как состоянии, контролирующем критическую деформацию е/ при вязком разрушении, что позволяет отойти от описания процесса непосредственного слияния пор. [c.116]

В чистых материалах конгломерат пор, при котором реализуется микропластическая неустойчивость структурного элемента, в основном состоит из зародышевых и незначительно выросших пор, так как темп зарождения нор растет с увеличением пластической деформации. Поэтому в чистых материалах вязкое разрушение в основном обусловлено процессом зарождения пор и в значительно меньшей степени — процессом их роста. В конструкционных материалах наблюдается обратная картина — основной вклад в разрушение вносит процесс роста пор. Поскольку жесткость напряженного состояния влияет практически только на скорость роста пор, то чувствительность ef к этому параметру для чистых материалов значительно меньше, чем для конструкционных. [c.148]

ВЯЗКОГО трения, УИ — стабилизирующий момент, h — расстояние от оси вращения кольца гироскопа до рельса, hi — расстояние от оси вращения кольца до груза Е, создающего неустойчивость изображенного на рис. 5.37 положения кольца, /I2 — расстояние от центра тяжести системы (без груза) до рельса, Q s ln qi — внешняя сила, действующая на вагон. [c.201]

Для всякой задачи о движении вязкой жидкости в заданных стационарных условиях должно, в принципе, существовать точное стационарное решение уравнений гидродинамики. Эти решения формально существуют при любых числах Рейнольдса. Но не всякое решение уравнений движения, даже если оно является точным, может реально осуществиться в природе. Осуществляющиеся в природе движения должны не только удовлетворять гидродинамическим уравнениям, но должны еще быть устойчивыми малые возмущения, раз возникнув, должны затухать со временем. Если же, напротив, неизбежно возникающие в потоке жидкости сколь угодно малые возмущения стремятся возрасти со временем, то движение неустойчиво и фактически существовать не может ). [c.137]

V = О, остается устойчивым и при учете вязкости движение же, неустойчивое при v = О, может оказаться устойчивым для вязкой жидкости. [c.147]

Границы областей неустойчивости без учета сил вязкого сопротивления определяются из уравнений [c.230]

Из полученных результатов численного счета (рис. 9.5) следует, что для реальных трубопроводов, имеющих большую изгибную жесткость, неустойчивые параметрические колебания возможны (с учетом сил вязкого сопротивления) при сравнительно больших амплитудных значениях гощ периодических составляющих потока в рассмотренном примере они возможны при размерных значениях амплитуд, больших 150 см/с, т. е. практически при значениях, близких к постоянной составляющей скорости потока Шор. Наибольшую опасность представляют вынужденные параметрические колебания, которые приводят к накоплению усталостных повреждений и тем самым снижают долговечность трубопроводов. [c.275]

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]

Неустойчивость движения жидкости может проявляться не только в переходе от ламинарного режима к турбулентному, но и в резком изменении макроскопической структуры потока. Например, при движении вязкой жидкости между соосными вращающимися цилиндрами линиями тока могут служить плоские кривые в виде концентрических окружностей (см. п. 8.4). Но при определенных условиях такой характер течения может нарушиться, и в зазоре между цилиндрами возникнут крупные кольцевые вихри с осями, параллельными окружной скорости. Сечения таких вихрей плоскостью, проходящей через ось вращения, показаны на рис. 9.4. [c.363]

Остановимся подробнее на условии перехода образца в состояние механической неустойчивости и расчете предшествующей этому состоянию величины равномерной деформации (при всей ее условности), поскольку это достаточно широко применимая характеристика пластичности, связанная с различными проявлениями механического поведения металлов, в том числе с особенностями вязко-хрупкого перехода в ОЦК-металлах при низких температурах. [c.164]

Рассмотрим наиболее интересный случай, когда /С<0, но система тем не менее устойчива. В теме 2 мы видели, что наложение вязкого трения на устойчивый гармонический осциллятор превращает систему в асимптотически устойчивую. Здесь же, как это ни удивительно на первый взгляд, добавление вязкого трения превратит систему снова в неустойчивую (второй эффект Кельвина). Чтобы убедиться в этом, рассмотрим собственные числа получающейся линейной системы уравнений движения ее можно представить в виде [c.37]

Напряжение Рейнольдса (ы, /) как дополнительное напряжение к силам давлений и вязкого напряжения оказывает дополнительное влияние на осредненное течение. Если напряжение передает энергию от основного течения к возмущению, то это может вызвать неустойчивость. В работе [41 ] показано, что наличие этого напряжения благоприятствует переходу энергии осредненного движения в энергию возмущенного течения. Обмен энергией между основным течением и наложенными возмущениями является одним из физических механизмов, который используется как в теории турбулентности, так и в теории устойчивости ламинарных течений. [c.177]

Движение неустойчивых роторов может быть стабилизировано применением упруго-демпферных подшипниковых опор. В этом случае установка упругого элемента между подшипником и фундаментом приводит к автоколебаниям подшипников вокруг вращающегося и сравнительно слабо колеблющегося ротора. В свою очередь, автоколебания подшипников гасятся вязким элементом демпфера, так что при определенных условиях достигается устойчивость всей системы опоры — ротор. Введение демпфера коренным образом преобразует колеблющуюся систему, делая ее чрезвычайно устойчивой по отношению ко многим и разнообразным возбудителям колебаний. [c.118]

Активная составляющая нагрузочного момента зависит от вида возбудителя и определяется активной составляющей сопротивления колебательного контура Re Z. Потерю устойчивости процесса возбуждения следует ожидать в зонах отклонения от монотонности функций Л/ я(со) и Мра (со). По Характеру этих функций видно, что такие отклонения вполне могут появиться в выражениях Re Z (со), Re Y (со) и целиком определяются характером внешней нагрузки и зависят от ее способности к потреблению активной анергии возбудителя. Таким образом, оценка склонности колебательной системы к неустойчивости сводится к определению способности системы потреблять активную энергию возбуждения. Как видно из выражений (4) и (6), эта способность за висит от значений и характера диссипативного сопротивления контура, его расположения по отношению к другим элементам контура и различна для силового и кинематического способов возбуждения. На рисунке представлены модели для случаев вязкого трения (коэффициент к). При моделировании могут быть учтены и силы внутреннего трения упругих систем (коэффициент кс) [4]. Непосредственное использование коэффициентов кс возможно лишь для моделей 2 и 5. В моделях 1, 3, 4 ж 6—8 коэффициенты кс могут быть введены при выделении парциальных контуров из более сложной системы. [c.18]

При высокочастотных колебаниях, как отмечалось выше, может наблюдаться взаимодействие между регулярными колебаниями и турбулентными. Поэтому для анализа гидродинамики колеблюш,ихся потоков важно знать основной (минимальный) период турбулентных колебаний. Для определения основного периода колебаний воспользуемся моделью турбулентного течения, основанной на нестабильности вязкого слоя [30]. Согласно этой модели течение вязкого слоя является нестабильным процессом, в котором вязкий слой периодически нарастает, а затем распадается. Таким образом, неустойчивый вязкий слой ограни- [c.208]

Чисто вязкая неустойчивость обнаружена как для осесимметричной, так и спиральных мод [Khorrami, 1991]. Основные результаты расчетов для неустойчивой вязкой осесимметричной моды приведены в табл. 4.4 и рис. 4.38. Критическое число Рейнольдса равно 322,42. С увеличением Re область неустойчивости быстро расширяется. Из таблицы следует, что значения ojma. на порядки меньше, чем для невязких мод (см. табл. 4.2). Однако в силу симметрии неустойчивость будет иметь место и для г7 < О, т. е. там, где невязкие моды затухают. В этом заключается важность учета вязких мод. [c.223]

Рис. 1,2.10. Формирование конвективных ячеек валикового типа (а) и цилиндрического зонального потока (б) на быстро вращающейся жидкой сфере. Валиковая конвекция является наиболее характерной формой конвективной неустойчивости вязкой проводящей жидкости, подогреваемой снизу, при равномерном осесимметричном вращении, а коаксиальные цилиндрические поверхности служат наиболее общей формой зонального течения идеальной жидкости с внутренним адиабатическим градиентом температуры. Передача энергии наклонных конвективных ячеек зональному течению в сдвиговом горизонтальном слое отражает взаимодействие этих двух форм движений. Согласно Буссе, 1976, Ингерсолл, Поллард, 1982).

А. А. Ильюшин ) п А. Ю. Пшлинскпй ) применили теорию течения, выраженнз ю уравнением (28.32) для рассмотрения замечательного случая неустойчивости вязко-пластического равновесия растянутого образца. Придав образцу из такого материала профиль, образованный правильными пологими волнами, этп авторы исследовали условия, прп которых во-впадинах этого волнообразного профиля должно начаться местное образование шейки. Если условие неустойчивости не соблюдается, то волны будут становиться более пологими. Эта работа представляет собой первую Н0ПЫТК5 установления условий, при которых в растягиваемом образце с определенными свойствами должно начаться местное сужение (шейка). Авторы развили эту теорию для плоской и осесимметричной задач ). [c.476]

Этим завершается рассмотрение роста или убывания простых возмущений в бесконечной чисто вязкой пластинке, лежащей на основании и находящейся под действием неизменного осевого давления п, когда вопрос о неустойчивости вязко-упру-гого равновесия не может быть исследован, поскольку упругими частями деформации изгиба мы пренебрегли заранее. Исследование условий неустойчивости и выпучивания пластинки потребовало бы более совершенного интегрирования сложного дифференциального уравнения (10.174). Однако предыдущие замечания, вероятно, проиллюстрировали определенные обстоятельства, которые могли бы проявиться в верхних слоях земной коры, после того, как потеря устойчивости уже произошла и простые возмущения приняли характер необратимых искажений, приводящих к возникновению плоских геосинклиналей и антиклиналей. Мы можем добавить, что геологические дан1[ые обнаруживают поразительные примеры формирования параллельных складок со сравнительно короткой длиной волны в деформированных пачках пластов (флексура) в горных цепях. Классическим примером, который можно упомянуть здесь, являются флексуры Юрских гор на северо-западе Швейцарии с их зачастую интенсивно перемятыми слоями юрских известняков (рис, 10.30). Эти явления основательно изучены швейцарскими геологами и описаны в монументальной книге великого геолога Альберта Гейма ). Кроме того, можно отметить правильные параллельные флексуры Аппалачских гор на востоке Соединенных Штатов с их веерообразными плоскостями кливажа [c.403]

К сожалению, до сих пор не был проведен убедительный анализ физических примеров описанного характера с указанной точки зрения. Пример, напрашивающийся преиеде всего — это гидродинамическая неустойчивость вязкой жидкости, описываемой так называемым уравнением Навье — Стокса. [c.280]

При вязком разрушении по механизму образования, роста и объединения пор критической величиной служит, как правило, пластическая деформация е/ в момент разрыва — образования макроразрушения. Для расчета е/ Томасоном, Макклинтоком, Маккензи и другими исследователями предложен ряд моделей, в которых критическая деформация при зарождении макроразрушения связывается с достижением некоторой другой эмпирической критической величины, например с критическим расстоянием между порами, с критическими напряжениями в перемычках между порами, с критическим размером поры и т. п. Альтернативным подходом к определению ef, не требующим введения эмпирических параметров, является физико-механическая модель вязкого разрушения, использующая понятие микро-пластической неустойчивости структурного элемента. В модели предполагается, что деформация sf отвечает ситуации, когда случайное отклонение в площади пор по какому-либо сечению структурного элемента не компенсируется деформационным упрочнением материала и тем самым приводит к локализации деформации по этому сечению, а следовательно, к потере пластической устойчивости рассматриваемого элемента без увеличения его нагруженности. [c.147]

Будем полагать, что в момент начала процесса неустойчивого деформирования за счет наличия пор нагруженность материала такова, что его реология начинает подчиняться закону упругопластического, а не упруговязкого деформирования. При этом принимается, как и в подразделе 2.2.2, что локальное изменение деформации в характерном сечении не приводит к изменению соотношения компонент тензора напряжений (а следовательно, и параметров qn = a fOi и q,n omfoi) в структурном элементе. Окончательно условие достижения критической деформации при межзеренном разрушении формулируется аналогично условию предельного состояния в случае внутризеренного вязкого разрушения [c.156]

Таким образом, турбулентное движение у стенки рассматривается как нестационарное вязкое движение, которое несет невзаимодействующую турбулентность и постоянно стремится к своему ламинарному состоянию, но периодически разрушае гся вследствие неустойчивости, порождаемой турбулентностью самого потока. В модели Блэка пограничный слой не делится на пространственные зоны вязкого подслоя и развитого турбулентного движения, а подразделяется во време- [c.26]

Область 3 характеризуется прямолинейным движением сплющенных в виде эллипсоида вращения пузырей. Наблюдения за воздушными пузырьками в воде показывают, что эта область охватывает значения Re от 300—400 до приблизительно 500 (R 0,6—0,8 мм). По данным Харпера [59], верхняя граница рассматриваемой области для маловязких жидкостей соответствует We = 3,2—3,7. При больших значениях We движение пузырей становится неустойчивым. В работе Хабермана и Мортона нет прямого указания о верхней границе области устойчивого прямолинейного всплывания эллипсоидальных пузырей в вязких жидкостях. На рис. 5.6 эта граница обозначена, исходя из условия We = 3,5. [c.207]

Прыжок жидкости наблюдается и при поступательновращательном течении вязкой жидкости по трубе. Участок трубы, на котором достигается критическое значение скорости поступательного течения и в конце которого возникает прыжок , называется предельной длиной трубы на этом участке движение жидкости устойчиво. За этим участком поток становится неустойчивым и в нем возникают сильные пульсации, затем поток успокаивается. [c.328]

Эта неустойчивость в известной степени уменьшается благодаря неизбежному трению между разными частями механизма с целью ее исключения иногда нарочно вводится вязкое сопротивление, протироюложное изменениям 6. Эю мои но выразить путем введения в правую сторону уравнения (22) [c.195]

Величина if названа сплошностью, учитывая те значения, которые она приобретает в отмеченных выше крайних случаях. Аналогично тому, как при вязком разрушении наступает момент потери устойчивости равномерного растяжения и возникает шейка, в условиях малых значений г ), а именно —при г] = г 3о>0, рассеянный характер разрушения становится неустойчивым, и происходит глобальное разрушение образца. Однако, как Н. Дж. Хофф при определении 4р не учитывал образования шейки, так и Л. М. Качанов в упрощенном варианте теории относит [разрушение не к г1)о>0, а к г ) = 0. При этом, как и в случае вязкого разрушения, отрезки времени от начала нагружения до ip = -i Jo и до г(5 = 0 отличаются несущественно. Л. М. Качанов делает еще одно существенное предположение— связывает хрупкое разрушение с возникновением трещин, которые образуются при достижении максимальным растягивающим напряжением определенной предельной величины. Учитывая это предположение и ожидаемый характер изменения параметра ip, Л. М. Качанов для его определения предложил следующее уравнение [c.585]

В статье приводятся результаты опытов в щелевом лотке (приборе Хиле—Шоу). В них обычно острия до прихода в скважину не образовывалось, но иногда прорыв в скважину происходил рано (см. рис. 3, е),— очевидно, имеет место неустойчивость движения. Немного позже, по-видимому, начиная с Дж. И. Тейлора и П. Дж Сафмена (1958), ряд зарубежных авторов провел опыты в лотке Хиле—Шоу, исследуя экспериментально и теоретически явление образования языков (fingering). Такое проявление неустойчивости линии раздела двух жидкостей по отношению к возмущениям некоторых длин волн возникает в пористой среде, когда менее вязкая жидкость вытесняет более вязкую. При этом появляются пальцы или языки менее вязкой жидкости. [c.247]

В Л. 228, 229] выдвинута гидродинамическая теория псевдоожи-женного слоя. По этой теории псевдоожижение — это превращение упруго вязкой среды (какой является сыпучий материал) в среду, наделенную только вязкими свойствами, когда нормальные напряжения в слое становятся равными нулю. Идеально однородное лсевдо-ожиженное состояние образуется в том случае, когда рыхлая структура слоя является более устойчивой . При неустойчивости имеются локальные дисбалансы объемных и поверхностных сил а псевдоожиженном слое. Это приводит к временному образованию внутренних (нормальных) напряжений и разрывам слоя — образованию каверн , т. е. областей относительно свободных от твердых частиц. В псевдоожиженном слое эти каверны можно рассматривать как пузыри. Но аналогию их с пузырями газа в жидкости автор [Л. 228] справедливо считает весьма условной. [c.11]

Для того чтобы обсудить возможность применения предлагаемой теории к проблеме управления турбулентным пограничным слоем, полезно рассмотреть схематическую диаграмму энергии потока, показанную на фиг, 16, а. Предложенная модель иристен-ной турбулентности предполагает, что основная энергия, яв.1[яю-щаяся источником движения системы (т. е. градиент давления в случае течения в трубе и кинетическая энергия осредненного движения в случае течения в пограничном слое), передается сначала упорядоченному крупномасштабному низкочастотному нестационарному движению (первичному движению), которое может быть отнесено к классическому случаю движения крупных вихрей. Это первичное движение включает носледовательность согласованных и быстрых, подобных струям, выбросов, которые порождаются локальной неустойчивостью в структуре подслоя. Движение менаду последовательными выбросами определяется вязкими напряжениями и характеризуется медленным возвращением потока к стенке. Первичное движение нельзя считать турбулентным в общепринятом смысле этого слова. Скорее оно ближе к хорошо известной фор- [c.317]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...