Силы гидродинамические, действующие при обтекании

Величина хлопьев взвешенного осадка постоянно меняется вследствие слипания взвешенных частиц, извлекаемых из воды, и разрушения образовавшихся агрегатов под влиянием гидродинамического воздействия потока. Следовательно, слой взвешенного осадка представляет собой полидисперсную среду. Однако, средний размер хлопьев во всей массе взвешенного осадка при неизменных условиях работы осветлителя (состав л свойства обрабатываемой воды, доза коагулянта, скорость восходящего потока) остается неизменным, так как он определяется соотношением между внутренними силами сцепления частиц, образующих структуру хлопьев, и внешними силами трения, действующими на поверхности хлопьев при их обтекании потоком воды. Вследствие непрерывного хаотического движения и циркуляции хлопья различного размера довольно равномерно распределены по всей высоте взвешенного слоя. [c.190]

Существует общее мнение, что при достаточно малых числах Рейнольдса величина силы, действующей на твердую частицу произвольной формы при обтекании ее потоком вязкой жидкости, прямо пропорциональна как вязкости жидкости, так и величине скорости свободного потока. Этот результат следует из элементарного анализа размерностей уравнений движения и граничных условий. Но рассмотрение, основанное на анализе размерности, не дает информации о связи между направлениями вектора скорости набегающего потока U и вектора гидродинамической силы F. Эти векторы в общем случае не параллельны, так как тело испытывает не только действие силы сопротивления, параллельной скорости набегающего потока, но и поперечных (подъемных) сил перпендикулярных набегающему потоку. Для частицы, падающей в гравитационном поле, влияние этих сил может вызвать дрейф частицы в боковом направлении. [c.184]

При обтекании тела жидкостью возникают сила лобового сопротивления и подъемная сила, которые являются двумя составляющими результирующей динамической силы, действующей на тело со стороны жидкости. Силой лобового сопротивления (или сопротивлением движению) называют составляющую результирующей силы в направлении относительного движения жидкости перед телом, а подъемной силой — составляющую, перпендикулярную этому направлению. Различные аспекты теории сопротивления движению тел в жидкости уже были рассмотрены в предыдущих главах, где основное внимание уделялось таким задачам, которые могут быть исследованы аналитически. Основная цель этой главы состоит в том, чтобы пополнить приведенные выше сведения о сопротивлении при движении тел в жидкости, в частности, для ряда важных случаев, не поддающихся аналитическому рещению. Читатель получит также некоторое представление об обширной экспериментальной информации по аэродинамическим и гидродинамическим силам, действующим на симметричные и несимметричные тела. Будут рассмотрены некоторые эффекты, связанные с наличием поверхностей раздела и со сжимаемостью, а также нестационарные задачи. [c.391]

На основании опыта, приобретенного при проведении кавитационных испытаний с телами простых геометрических форм в гидродинамической трубе, можно сделать вывод, что скорость натурного объекта, воспроизводимая на модели в данном примере, очевидно, близка к нижнему пределу скорости, при котором кавитационный цикл на лопастях модели будет подобен кавитационному циклу на лопастях натурного объекта. Вероятно, условия были бы более благоприятными, если бы испытания модели проводились при удвоенных скоростях. Об этом влиянии скорости уже упоминалось в разд. 5.4.5 в связи с образованием каверн на телах диаметром 50,8 мм. Наблюдения за кавернами одинаковой длины при различных скоростях показали, что кавитационный цикл реализуется только при скоростях, превышающих 12,2 м/с. Гидродинамическое влияние кавитации при обтекании тел диаметром 50,8 мм, по-видимому, существеннее, чем при обтекании лопастей рассмотренной модели насоса, но менее существенно, чем в натурном насосе. На основании результатов лабораторных исследований такого типа можно сделать предположение, что кавитационные испытания моделей должны выполняться при максимально возможной скорости. Установлено, однако, что при таком способе моделирования не учитываются изменения формы каверны под действием сил тяжести. В большинстве практических случаев влияние сил тяжести несущественно, поскольку только в очень редко встречаю- [c.303]

Гидродинамическая сила, действующая на золотник, меняется с изменением угла 0з, который зависит от формы золотника, формы окон во втулке, величины зазоров между золотником и втулкой и других факторов. У одного и того же золотника угол бз может быть различным при разных смеи ениях золотника от нейтрального положения. Кроме того, как и при обтекании затвора клапана, [c.274]

ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ (гидравлическое сопротивление ), сопротивление движению тела со стороны обтекающей его жидкости или сопротивление движению жидкости, вызванное влиянием стенок труб, каналов и т. д. При обтекании неподвижного тела потоком жидкости (газа) или, наоборот, когда тело движется в неподвижной среде, Г. с. представляет собой проекцию гл. вектора всех действующих на тело сил на направление движения. Г. с. [c.119]

Исследование гидродинамических сил, действующих на тело при нестационарном обтекании с отрывом струй, имеет практическое значение его результаты необходимы для различных инженерных расчетов, в частности при проектировании конструкций быстроходных судов. [c.166]

Задача об обтекании неподвижных тел ускоренным потоком приобретает важное значение при определении волновых сил, действующих на сквозные морские конструкции, подверженные действию морских волн. Для такого волнового движения как скорости частиц жидкости, так и их ускорения могут рассматриваться как гармонические функции времени . При этом в дополнение к рассмотренным выше силам, связан 1ым с ускорением течения, должны, конечно, приниматься во внимание гидродинамические силы лобового сопротивления. [c.399]

Пограничный слой. Рассмотрим продольное обтекание поверхности тела безграничным потоком жидкости. Скорость и температура набегающего на пластину потока постоянны и равны соответственно Шо и /о-При соприкосновении частиц жидкости с поверхностью тела они прилипают к ней. В результате в области около пластины вследствие действия сил вязкости образуется тонкий слой заторможенной жидкости, в пределах которого скорость изменяется от нуля на поверхности тела до скорости невозмущенного потока (вдали от тела). Этот слой заторможенной жидкости получил название гидродинамического пограничного слоя. Понятие о гидродинамическом пограничном слое впервые введено Л. Прандтлем (1904 г.). [c.127]

В моделях анализа траектории частиц [4, 5] скелет пористой среды представляется в виде периодической структуры, элементы которой могут быть сферической, цилиндрической или другой простой формы. Траектория каждой частицы характеризуется функцией тока, определяемой из задачи обтекания, например, сферы или цилиндра при условии действия на частицу различных сил (гравитационных, гидродинамических, вандерваальсовских и т.п.). Траекторный анализ приводит к значительному прогрессу в понимании процесса осаждения, поскольку учитывает особенности движения взвеси на уровне отдельных пор, но при этом является довольно сложным. [c.105]

Стружка отводится и перемещается по каналам под влиянием гидродинамических сил, действующих при обтекании стружки жидкостью. Необходимая для этого гидродинамическая сила создается посредством сообщения потоку СОЖ определенной скорости, которая зависит от ряда факторов вида и объема стружки, плотности и вязкости СОЖ, конструктивных параметров инструмента и др. Вид стружки и ее форма влияют на режим ее обтекания, на силу лобового сопротивления и подъемную силу. Объем стружки определяет объемную концентрацию р, которая при Р > 0,01 уже влияет на режим обтекания стружки, что необходимо учитывать при выборе скорости потока СОЖ [91. С увеличением плотности и вязкости СОЖ гидродинамические силы возрастают, но одновременно увеличиваются потери давления в системе подвода-отвода СОЖ, а следовательно, затраты энергии на стружко-отвод. От геометрии заточки и конструкции инструмента зависят размеры и форма стружки и связанные с этим размеры стружкоотводного канала, что в совокупности определяет стесненность движения и режим обтекания стружки. Влияние режима резания проявляется главным образом через вид, форму и объем снимаемой стружки. Установлено [32, 59, 61, 631, что скорость потока СОЖ должна быть в 5—8 раз больше скорости схода стружки с учетом ее усадки. Надежный отвод стружки обеспечивается за счет получения мелкой дробленой стружки, выбора соответствующих размеров поперечного сечения каналов и назначения необходимой скорости потока СОЖ (расхода Q). Обеспечение надежного стружкоотвода является сложной задачей, при решении которой приходится учитывать всестороннее влияние факторов и выбирать их оптимальные значения. Например, при выборе сечения канала для отвода стружки в инструменте необходимо учитывать, что при увеличении сечения канала создаются условия для беспрепятственного прохода стружки, но вместе с тем снижается жест- [c.75]

Формулы Чаплыгина. С. А. Чапльь гин дал формулы для главного векторя и главного момента сил гидродинамических давлений, действующих на цилиндр произвольного сечения при обтекании его установившимся потенциальным потоком несжимаемой жидкости. [c.510]

Пример расходомера постоянного перепада давления— ротаметр (рис. 39). Он состоит из конической трубы / с помещенным в нем поплавком 2, воспринимающим гидродинамическое давление обтекающей его жидкости. При подъеме поплавка скорость жидкости из-за увеличения сечения трубы уменьшается. При достижении равенства суммы всех действующих на поплавок сил (архимедовой, сил тяжести и сопротивления обтеканию) он останавливается в положении, соответствующем данному расходу. Существуют расходомеры и других типов (индукционные, акустические и др.), однако их применение более ограничено. [c.71]

Гидродинамическая сила Рц, которая может трактоваться как сила лобового сопротивления при движении диска со скоростью у в потоке, вдвое меньше силы, вычисляемой на основе ударной теории (см. (4.36) при sin а = 1). Если теперь в поток поместить шар, то по ударной теории на него будет действовать та же сила, что и на диск. При гидродинамическом подходе эта сила будет отсутствовать вовсе. Действительно, при симметричном потоке относительно сечения OjO давления в произвольной точке М и симметричной точке М будут одинаковы, поскольку одинаковы скорости потока в этих точках. Равенство нулю результирующей силы при плавном (безотрывном) обтекании идеальной жидкостью шара, цилиндра и др. называется парадоксом Даламбе-ра. Давление в любой точке потока вблизи поверхности шара можно рассчитать, пользуясь уравнением Бернулли [c.77]

При значительной разнице в диаметрах с1 и при малых расстояниях Лс между торцом сопла и заслонкой может существовать течение с областью пониженного давления около внутренней кромки сопла. Вследствие этого гидродинамическая сила может быть меньше, чем для сопла с острыми кромками. Такая гидродинамическая сила должна определяться с учетом силы давления, действующей на поток со стороны торцовой поверхности сопла. С увеличением расстояния Лс наступает отрывное обтекание торца, соответ- ствующее принятой на рис. 11.12, а расчетной схеме потока, вытекающего из сопла с остръши кромками. [c.269]

При if = onst задача вычисления магнитной силы отщепляется от решения гидродинамической задачи обтекания тела, и общее выражение для магнитной силы F/ действующей на тело, имеет вид [c.13]

При Ki oo функции этого параметра в (127,5—6) стремятся к постоянным пределам. Это утверждение является следствием существования предельного (при Mi->oo) режима обтекания, свойства которого в существенной области течения не зависят от М (С. В. Валландер, 1947 К- Oswatits h, 1951). Под существенной подразумевается область течения между передней, наиболее интенсивной, частью головной ударной волны и поверхностью обтекаемого тела, не слишком далеко от его передней части (подчеркнем, что именно эта область, с наибольшим давлением, определяет действующие на тело силы). Если описывать течение приведенными скоростью v/u], давлением P/P 0f и плотностью р/р как функциями безразмерных координат, то картина обтекания тела заданной формы в указанной области оказывается в пределе независящей от М]. Дело в том, что, будучи выраженными через эти переменные, оказываются независящими от М] не только гидродинамические уравнения и граничные условия на поверхности обтекаемого тела, но и все условия на поверхности ударной волны. Ограничение области движения существенной частью связано с тем, что пренебрегаемые в последних условиях величины — относительного порядка i/m 51п ф, где ф —угол между Vi и поверхностью [c.660]

В постановке и решении ряда задач аэродинамики, в частности для схематизации движения воздуха и его действия на тела, немаловажную роль ыграли различные гидродинамические модели [26] При этом большую роль сыграли ударная теория сопротивления И. Ньютона (1686 г.), теория идеальной несжимаемой жидкости, разработанная Д. Бернулли (1738 г.) л Л. Эйлером (1769 г.), теория вязкой несжимаемой жидкости, созданная А. Навье (1822 г.) и Дж. Г. Стоксом (1845 г.), теория струйного обтекания тел, развитая Г. Гельмгольцем (1868 г.), Г. Кирхгофом (1869 г.), а в дальнейшем Рэлеем (1876 г.), Д. К. Бобылевым (1881 г.), Н. Е. Жуковским (1890 г.), Дж. Мичеллом (1890 г.), А. Лявом (1891 г.). Особое значение для становления аэродинамики имели работы Г. Гельмгольца, заложившего основы теории вихревого движения жидкости (1858 г.). В начале XIX в. появились понятия подъемной силы (Дж. Кейли) и центра давления. Дж. Кейли впервые попытался сформулировать основную задачу расчета полета аппарата тяжелее воздуха как определение размеров несуш,ей поверхности для заданной подъемной силы [27, с. 8]. В его статье О воздушном плавании (1809 г.) предложена схема работы плоского крыла в потоке воздуха, установлена связь между углом атаки, подъемной силой и сопротивлением, отмечена роль профиля крыла и хвостового оперения в обеспечении продольной устойчивости летательного аппарата я т. п. [28]. Кейли также занимался экспериментами на ротативной маши-де. Однако его исследования не были замечены современниками и не получили практического использования. [c.283]

Как и в случае течения в упакованных слоях, теоретическое рассмотрение процесса псевдоожижения при высоких числах Рейнольдса все еще оказывается невозможным. В задачах седиментации, конечно, высокие числа Рейнольдса при больших концентрациях частиц обычно не наблюдаются. Чтобы понять фундаментальные гидродинамические особенности псевдоожиженных систем, Фейон и Хаппель [28] изучали течение жидкости вокруг одиночной сферы, помещенной в круговом цилиндре. Они нашли, что в интервале чисел Рейнольдса, построенных по скорости набегания потока и диаметру сферы, от 0,1 до 40, падение давления, вызванное наличием сферы, и действующая на нее сила трения могут быть представлены полуэмпирическими выражениями, состоящими из двух членов. Первый из них связан с наличием цилиндрической стенки, ограничивающей поток, и может быть получен теоретически из уравнений медленного движения, в которых инерционными эффектами пренебрегается. Второй член, обусловленный инерционными эффектами, может быть получен из данных, относящихся к однородному обтеканию сферы неограниченной средой (см. уравнение (7.3.110)). [c.491]

При теоретическом анализе центробежного пылеотделения движение частиц рассматривается изолированно, без воздействия на них других пылинок, а следовательно, и без учета эффекта подталкивания мелких частиц и эффекта торможения крупных фракций. Предполагается, что все пылинки имеют сферическую форму и при гидродинамическом воздействии стационарного потока подчиняются вязкому режиму обтекания, определяемому законом Стокса. В действительности при наличии у частиц двух главных, существенно отличающихся, сечений имеется их неустойчивое равновесие с возникновением эффекта вращения. В итоге появляются радиальные силы, воздействующие на частицы в направлении, перпендикулярном течению газа. Особенность движения нешарообразных частиц состоит в том, что направления их движения и действия сил сопротивления не лежат на одной прямой. Это приводит к появлению относительно направления их движения боковой составляющей силы сопротивления среды, вызывающей изменение траектории движения. [c.80]

При совместном падении группы частиц (стесненное падение) гидродинамические условия обтекания их жидкостью иные, чем при свободном падении. При стесненном падении встречные потоки жидкости, обтекающие частицы, движутся в промежутках между частицами. Сужение сечений потоков увеличивает градиент относительной скорости жидкости, что в свою очередь увеличивает Касательные напряжения, действующие на поверхности частиц. Кроме того, повышается разрежение в вихревых зонах за частицами вследствие увеличения скоростей потоков в промежутках между частицами следующего ряда, хотя размеры зон несколько уменьшаются. Это приводит к увеличению перепада давления между передней и задней сторонами частицы. Указанные причины вызывают повышение гидродинамического сопротивления частиц и потому при действии одной и той же активной силы (например, силы тяжести) скорость частиц при совместйом падении будет меньше скорости их свободного падения.. Чем меньше расстояние между частицами, т. е. чем больше их объемная концентрация, тем меньше будет скорость стесненного падения. [c.156]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...