Направления главные движения тела в жидкости

Направления главные движения тела в жидкости 195 [c.564]

Первое из этих равенств составляет парадокс Даламбера для потенциальных течений. Суммарная сила, действующая со стороны идеальной несжимаемой жидкости на поступательно движущееся в ней твердое тело, равна нулю, если скорость движения тела постоянна, жидкость в бесконечности покоится и течение непрерывно и потенциально. В общем случае на поступательно движущееся в идеальной несжимаемой жидкости с постоянной скоростью твердое тело действует пара сил с моментом ЗКр — ( о О). Этот момент равен нулю, если Q коллинеарно По, т. е. если тело движется вдоль одного из трех главных направлений движения. [c.206]

Количество движения жидкости и скорость поступательного движения тела вообще не параллельны. Величины ( , к = = 1, 2, 3) образуют симметричный тензор второго ранга, поэтому существуют три взаимно перпендикулярных главных направления таких, что при поступательных движениях тела вдоль этих направлений векторы количества движения жидкости и поступательной скорости тела параллельны, в других случаях такой параллельности вообще нет. Если декартовы оси координат направлены по главным направлениям, то Я 2 = хз = = А,2з = О, причем вообще [c.195]

Нейтрально устойчивые анизотропные тела, такие, как эллипсоиды, ведут себя более интересно, чем изотропные. Хотя первые падают устойчиво при любой ориентации, они, вообще говоря, не падают вертикально вниз, если только они случайно не были опущены в жидкость так, - то одна из главных осей поступательного движения оказалась параллельной направлению поля тяжести. Во всех других случаях такие тела в процессе оседания дрейфуют также и в боковом направлении. Количественным примером поведения такого типа является движение круглого диска, рассматриваемое далее в этом разделе. [c.230]

Теория движения вязкой жидкости за последние пятьдесят лег стала разрабатываться главным образом в направлении изучения движения жидкости в тонком пограничном слое, образующемся вблизи поверхности тела при практически интересных скоростях и размерах тел. Повидимому, Рэнкин первый ввел понятие о пограничном слое. И своей записке, относящейся к 1864 г., Рэнкин в следующих словах выражает происхождение сопротивления трения Это сопротивление представляет сочетание прямых и косвенных действий прилипания частиц воды к поверхности корабля, которую они обтекают прилипание вместе с взаимной вязкостью частиц и производит бесчисленное множество мелких водоворотов в слое воды, непосредственно прилегающем к бортам судна . [c.36]

Главными составляющими компонентами лобового сопротивления являются сопротивления трения и давления. В рассматриваемом случае сопротивление трения определяется как проекция равнодействующей касательных к поверхности тела сил на направление движения и обусловлена вязкостью жидкости. Сопротивление-давления определяется как проекция на направление движения равнодействующей сил давления, на поверхность тела. Кроме сопротивления трения и сопротивления давления, на практике вводятся еще и другие составляющие лобового сопротивления (например, волновое). [c.121]

Давления, действующие на тело, хорошо предсказываются теорией невязкой жидкости, поскольку пограничный слой слишком тонок, чтобы мог существовать перепад давления в поперечном направлении. Эти давления порождают силу тяги, которая должна уравновешивать силу сопротивления для сохранения постоянной скорости движения вперед. Сила сопротивления в рассматриваемом случае возникает главным образом из-за вязких касательных напряжений, вызываемых жидкостью на поверхности тела. Вклады сопротивления формы (обязанного своим происхождением боковому утолщению пограничного слоя и, возможно, отрыву течения), индуктивного сопротивления (обусловленного образова- [c.93]

Уравнения двумерного пограничного слоя являются уравнениями параболического типа. Общие свойства уравнений двумерного пограничного слоя сохраняются и для пространственного пограничного слоя. Это означает, что главный механизм, определяющий характер течения в направлении, перпендикулярном к стенке, является механизмом диффузии момента количества движения и диффузии потока тепла в сжимаемых средах. Произвольное возмущение мгновенно передается поперек пограничного слоя, так как в этом направлении скорость диффузии бесконечно велика. Произвольное возмущение в пограничном слое распространяется вдоль линий тока с конечной скоростью. В трехмерном пограничном слое возникает понятие о зоне зависимости и о зоне влияния [14]. Возмущение, возникающее в некоторой точке пограничного слоя, распространяется не на всю его область, а только на пространство влияния этой точки. Область зависимости и область влияния определяются в виде клина, образованного двумя поверхностями, перпендикулярными к поверхности, проходящей через предельную линию тока на теле и линию тока внешнего течения. Угол между двумя поверхностями задает максимальный угол разворота вектора скорости в плоскости, касательной к поверхности тела. Когда угол между двумя поверхностями стремится к нулю, предельные линии тока имеют то же направление, что и линии тока внешнего течения, и области зависимости и влияния вырождаются в одну поверхность, перпендикулярную к поверхности тела. Если начальные условия заданы на некоторой поверхности, перпендикулярной к поверхности тела, т. е. известны составляющие скорости (в несжимаемой жидкости) и температура или энтальпия (в сжимаемом газе), тогда решения уравнений пространственного пограничного слоя можно найти только в некоторой области, определяемой областью, которая зависит от начальных данных на поверхности. Правильную картину течения в пограничном слое, особенно вблизи отрыва , можно построить только с учетом перетекания жидкости, т. е. зон зависимости и зон влияния. [c.135]

Эти две работы могут быть отнесены к отделу задач на обтекание, в которых движение жидкости, омываюгцей тело, остается главным объектом исследования. Есть, как известно, другое направление в изучении движения твердого тела в жидкости, ведугцее свое начало от Томсона и Тэта и Кирхгофа, в котором движение твердого тела в жидкости как таковое делается предметом изысканий. [c.140]

Сопротивлением давления называется проекция направление движения главного вектора снл давления, действующих на тело со стороны жидкости. Сначала рассмотрим ссяро-тивление давления при условии полного погружения тела в жидкость, исключающего образование воли. Этот вид сопротивления иногда называют кильватерным сопротивлением. Энергия, затрачиваемая на. преодолеиие кильватерного сопротивления, частично преобразуется сначала в кинетическую энергию кильватерных вихрей, а затем необратимым процессом в тепловую. Так же как к сопротивление трения, кильватерное сопротив пе-ние обусловливается влиянием вязкости жндкостя. [c.377]

Рассмотрим две частицы с характерными размерами а и Ь, движущиеся с мгновенными скоростями и в неограниченной среде, которая на бесконечности покоится. Частицы изотропны по отношению как к поступательному, так и к вращательному движениям. Напомним, что под сферически изотропным телом понимается тело, сопротивление которого при поступательном движении имеет одно и то же значение независимо от ориентации тела по отношению к равномерному потоку жидкости и которое не вращается, будучи свободнЪ взвешенным при любой ориентации в равномерном потоке жидкости. Частицы сферической формы удовлетворяют этим требованиям. Как следует из обсуждения в разд. 5.5, все правильные многогранники, а также тела, которые получаются из них путем симметричного среза или скругления вершин, ребер или граней, являются сферически изотропными. Частица, сопротивление которой одинаково в равномерных потоках, параллельных направлениям трех главных осей тела, также будет изотропна. [c.276]

Принципиальным отличием лазеров на конденсированных средах от газовых является то, что атомы и молекулы в них либо совсем не могут совершать какого-либо направленного поступательного движения, что имеет место в твердых телах, либо, если могут, то это движение настолько ограниченно и не существенно по сравнению с колебательным или вращательным (характерными для жидкостей), что его можно не учитывать. Колебательное или вращательное движение структурных элементов в конденсированных средах определяют главным образом релаксационные процессы и спектральное уширение линий, соответствующих переходам между парами отдельных энергетических уровней. Для твердых активных сред, которые в большинстве случаев представляют собой ионные кристаллы, характерно колебательт ное движение, которое, в зависимости от типа кристаллической решетки,, может соответствовать либо только акустическим ветвям колебаний, либо — акустическим и оптическим. В настоящее время наиболее широкое применение находят лазеры на растворах органических красителей, состоящих из сложных молекул, имеющих сложную систему энергетических уровней, сводимую в большинстве случаев к четырехуровневой схеме. В молекулах жидкостей могут также совершаться колебательные движения, которые, как и в кристаллах, сопоставимы либо с акустическими, либо с оптическими ветвями колебаний. С этой точки зрения между сложными молекулами и кристаллами мбжет быть установлена полная аналогия, если весь кристалл в целом рассматривать как большую молекулу. Основное различие заключается в том, что в сложных молекулах на уширение и усложнение системы энергетических уровней существенное влияние могут оказать вращательные движения. Кроме того в молекулах, как правило, отсутствует трансляционная симметрия, существенная для кристаллов и определяющая зонную структуру энергетических уровней твердых тел. [c.175]

В первой главе излагается общая теория движения тела и заключенных в нем жидких масс, пренебрегая трениелг и предполагая, что скорости жидкостей имеют потенциальные функции. При этом оказывается, что внутреннее движение жидкости вполне определяется по вращению тела и не зависит от его поступательного движения само асе движение тела совершается так, как будто бы жидкие массы были заменены эквивалентными твердыми телами. Массы эквивалентных тел равны массам жидкостей их центры тяжестей совпадают с центрами тяжестей жидких масс что же касается до их моментов инерции, то мы доказываем, что момент инерции эквивалентного тела относительно всякой оси, проходящей через его центр тяжести, менее момента инерции соответственной жидкой массы относительно той же оси. Если тело имеет многосвязные полости и находящимся в них жидким массам сообщено начальное движение, то, заменяя эти массы эквивалентными телами, мы должны еще присоединить к телу некоторый жироскоп, направление оси вращения и момент начального количества движения которого вполне определяются по главному моменту количеств движения жидких масс при покоящемся теле. Здесь в нашем изложении делается невозможным то сомнение, которое, по словам Неймана, возникало при его методе исследования ). Оканчивая первую главу, мы излагаем в сокращенной форме также и метод Неймана, хотя наше исследование ведется независимо от него. [c.154]

Полученные результаты можно резюмировать с.1едующим образом для всякого тела, движущегося в жидкости, существуют три взаи.ино перпендикулярные направления главные направления), при движении, вдоль которых аэродинамические силы, приложенны-е к телу, находятся в равновесии для одного из этих направлений которому соответствует [c.328]

В случае, если телом, движущимся в жидкости, является удобообтекае мое тело вращения, кинетическая энергия жидкости будет минимальной при движении вдоль оси. Ось вращения тела является, следовательно, одним из главных направлений движения, и эллипсоид кинетической энергии располагается в этом случае так, что его большая ось совпадает с осью вращения тела. Согласно общей теории, при движении вдоль этой оси тело должно находиться в равновесии под действием аэродинамических сил. Это равновесие, однако, не является устойчивым при всяком изменении направления движения момент аэродинамической пары будет стремиться увеличить это изменение и повернуть тело так, чтобы его движение было устойчивым. Для удобообтекаемого тела вращения это будет направление, перпендикулярное к его оси. [c.328]

Теоретическое распределение давлений по цилиндру не дает результирующей силы это прямо следует из симметрии обтекания относительно двух взаимно перпендикулярных осей оси потока и перпендикулярной к ней оси (рис. 57). На самом деле, в действительном обтекании, как это следует из кривых / и Я (рис. 58), главный вектор сил давлений будет отличен от нуля и направлен по оси течения в сторону движения набегающей жидкости, с та равнодействующая нормальных сил (сложенная с равнодействующей касательных сил трения жидкости о поверхность цилиндра) дает полную силу сопротивления. Теоретическое, безотрывное обтекание силы сопротивления не дает. Этот результат является простейшим частным случаем более общего свойства обтеканий тел идеальной несжимаемой жидкостью, именуемого парадоксом Даламбера (см. 72 гл. УИ). [c.212]

Главной особенностью жидкости является способность течь, под которой мы понимаем способность изменять свою форму под действием сколь угодно. малой силы, направленной вдоль поверхности жидкости. Ограничивают движение жидкости твердые тела - стенки, со стороны которых на жидкость действуют какие-то силы, уравновешивающие давление в жидкости. Покой жидкости возможен лишь в том случае, когда вдоль поверхности жидкости нет разницы давлений. Это значит, что в покое сила, действующая со стороны жидкости на любое соприкасающееся с ней тело, должна быть строго перпендикулярна поверхности тела. Нетрудно показать, что из условия отсутствия касательных напряжений в покоящейся жидкости следует, что давление не зависит от направления. Это утвер-Рис.1. Равновесие призмы в ведение называют законом Паскаля. Для доказа-жидкости. [c.132]

Турбулентный П. с. По мере увеличения расстояния вдоль поверхности тела местное число Рейнольдса возрастает и начинает проявляться неустойчивость ламинарного течения по отношению к малым возмущениям. Такими возмущениями могут служить пульсации скорости во внеш. набегающем потоке, шероховатость поверхности и др. факторы. В результате ламинарная форма течения переходит в турбулентную, при этом на главное осреднённое движение жидкости или газа в продольном направлении накладываются хаотич., пульсац. движения отд. жидких конгломератов в поперечном направлении. В результате происходит интенсивное перемешивание жидкости, вследствие чего интенсивность переноса в поперечном направлении кол-ва движения, теплоты и массы резко увеличиваются. Потеря устойчивости и переход к турбулентному режиму течения внутри П. с. происходят при нек-ром характерном числе Рейнольдса, к-рое наз. критическим. Величина Яскр зависит от мн. факторов — степени турбулентности набегающего потока, шероховатости поверхности Маха числа М внеш. потока, относит, темн-ры поверхности, вдува или отсоса вещества через поверхность тела и др. Поскольку переход ламинарного режима течения в турбулентный связан с потерей устойчивости, то сам этот процесс не является достаточно стабильным, вследствие чего имеет место перемежаемость режима течения в пределах нек-рой области, к-руго называют областью перехода. [c.663]

Краткое содержание. Гидродинамический микроскоп позволяет наблюдать движение мельчайших частиц в потоке жидкости, пересекающих интенсивный пучок света, а это в свою очередь дает возможность измерять среднюю скорость жидкости, максимальные величины трех составляющих турбулентной скорости и их максимальное угловое отклонение от среднего направления потока жидкости. Следовательно, этот микроскоп может быть использован для изучения турбулентного потока, особенно вблизи твердой стенки. В статье приведены результаты некоторых исследований, проведенных по этой методике и касающихся главным образом вопросов пограничного слоя. Они включали в себя 1) исследование развитого турбулентного потока в гладком и шероховатом квадратных каналах и в гладкой круглой трубе 2) переход от ламинарного потока к турбулентному в пограничном слое длинного удо-бообтекаемого тела вращения и 3) статическое давление в развитом турбулентном потоке. [c.119]

В 1948 г. Л. Г. Лойцянский и А. И. Лурье включили в свой Курс теоретической механики главу Динамика точки и тела переменной массы . Тем же по существу методом, что и Космодемьянский, они выводят основные уравнения динамики системы и твердого тела переменной массы. Однако в качестве интересной иллюстрации применения теоремы количества движения к сплошным средам авторы курса возрождают также подход Л. Эйлера к вычислению реактивной силы водометного судна (и реактивного момента гидравлической турбины), примененный им в середине XVHI в. Изложение теоремы Эйлера в современной векторной форме привело авторов к формулировке главные векторы объемных и поверхностных сил и векторы количества движения масс жидкости, входящих и выходящих сквозь два каких-нибудь сечения трубы в единицу времени, направленные внутрь выделенного объема, образуют замкнутый многоугольник. Совершенно таким же методом, как в свое время Эйлер определял реактивную силу водомета, авторы получили для реактивной силы свободного снаряда выражение [c.242]

На рис. 149 показано изменение коэффициента теплоотдачи при свободном движении воздуха по высоте трубы. По направлению движения жидкости толщина ламинарного пограничного слоя растет. Процесс теплообмена в пограничном слое осуществляется главным образом вследствие явления теплопроводности, поэтому значение коэффициента теплоотдачи а уменьшается с увеличением толщины слоя. Минимальное значение а соответствует точке перехода ламинарного (струйчатого) режима в турбулентный (вихреобраз,-ный), после чего теплоотдача растет. В развитии свободного движения форма тела не имеет особого значения. Большое значение имеют про- [c.239]

Пример 3.3.1 [Моисеев, Румянцев, 1965]. Рассмотрим устойчивость движения около неподвижной точки твердого тела с полостью, целиком заполненной однородной вязкой жидкостью. Пусть тело движется вокруг неподвижной точки О в поле сил с силовой функцией и = /(уз) У и Уг, Уг косинусы углов, образуемых с неподвижной, направленной вертикально вверх осью Охз осями системы координат Ох хгхг, жестко связанной с телом. Оси Oxj направлены по главным осям инерции системы для точки О, которые для простоты будем предполагать главными осями инерции как твердого тела, так и жидкости в полости. [c.186]

Одноразмерное, двухразмерное и трехразмерн ае течение. Существуют течения, состояние которых меняется, главным образом, вдоль некоторой линии, в то время как в направлении, перпендикулярном к этой линии, оно в существенном остается неизменным такие течения (потоки) называются одноразмерными (пример движение жидкости в трубе). В большинстве весьма важных технических задач, составляющих предмет гидравлики, течение жидкости может рассматриваться как одноразмерное. В других же случаях Течение происходит так, что картина потока одна и та же во всех параллельных плоскостях примером может служить обтекание цилиндрического тела, бесконечно длинного в направлении оси или же ограниченного с боков плоскими стенками, между которыми жидкость протекает. Изучение таких двухразмерных, или плоских, потоков гораздо легче, чем изучение потоков трехразмерных, или пространственных. [c.403]

В работе Эрселла теория гармонических колебаний твердого гела, образующего волны, была приложена к задаче о колебаниях удлиненного (сигарообразного) тела вращения, ось которого расположена горизонтально на открытой поверхности жидкости [197]. Тело не имеет поступательного движения в горизонтальном направлении и может совершать лишь вертикальные движения и небольшие гармонические колебания своей оси в горизонтальной плоскости. В работе даются формулы, определяющие главный вектор и главный момент сил давления, приложенных к поверхности тела, а также и излучаемую мощность. [c.516]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...