Безвихревое или потенциальное движение

БЕЗВИХРЕВОЕ ИЛИ ПОТЕНЦИАЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ [c.50]

Если вихревое движение в жидкости отсутствует, т. е. движение отдельных частиц жидкости складывается только из двух поступательного и деформационного, то такое движение называется безвихревым или потенциальным. [c.312]

Если все компоненты вихря равны нулю, движение называется безвихревым или потенциальным, поскольку в этом случае существует функция Ф = ф(д , у, г), называемая потенциалом скорости, частная производная которой по любому направлению равна проекции скорости потока на это направление, т. е. [c.41]

Движение, в котором отсутствует вращение частиц жидкости около собственных осей, называется безвихревым или потенциальным. [c.44]

При равенстве нулю слагаемого (rot К X V) система уравнений (IV.5) сильно упрощается. Последнее слагаемое обращается в нуль в трех случаях 1) скорость потока равна нулю 2) векторы скорости и вихря скорости параллельны, и поэтому векторное произведение равно нулю (это случай так называемого винтового движения, весьма редко встречающегося в практике) 3) вихрь скорости равен нулю (безвихревой или так называемый потенциальный поток). [c.89]

Подобным Mve образом можно показать, что подъемная сила также равна нулю. В общем случае гидродинамическое воздействие на любое тело в бесконечном установившемся безвихревом потоке без циркуляции равно нулю или сводится к ларе сил. Введение циркуляции (в форме безвихревого вращательного движения, или потенциального вихря) приводит к появлению подъемной силы однако сила лобового сопротивления всегда остается равной нулю. Даже если подъемная сила имеет конечную величину, то все равно совершаемая ею работа равна нулю, так как подъемная сила направлена под прямым углом к скорости невозмущенного потока. [c.396]

В этой связи представляется интересным родственный результат, который во многих случаях гарантирует потенциальность течения. Обычно этот результат формулируется следующим образом течение, возникшее из состояния покоя или равномерного движения, является безвихревым. Сформулированное утверждение на первый взгляд не вызывает сомнений, однако в том случае, когда движение жидкости равномерно на бесконечности, оно нуждается в тщательной проверке. Пусть нри х->со величины v, р. и w стремятся к некоторым пределам, причем Ишм==0. В случае плоского и осесимметричного течения мы из теоремы 3 п. 17 действительно получаем, что о) = 0. Иначе обстоит дело в случае трехмерного течения ) здесь этот результат можно получить только в случае установившегося движения. Доказательство проводится следующим образом. Согласно теореме Бернулли (п. 18), на линиях тока выполняется равенство [c.61]

Движение жидкости, при котором во всем пространстве rot V = О, называется потенциальным (или безвихревым) в противоположность вихревому движению, при котором ротор скорости отличен от нуля. Таким образом, мы пришли бы к результату, что стационарное обтекание всякого тела натекающим из бесконечности однородным потоком должно быть потенциальным. [c.32]

Следует, однако, иметь в виду, что течений жидкости, строго отвечающих условиям потенциальности, в природе и технике не встречается. Представление о безвихревом характере движения является идеализацией, которая лишь с большей или меньшей степенью достоверности воспроизводит отдельные классы реальных течений. И тем не менее эта идеализация имеет важнейшее не только теоретическое, но и прикладное значение. Оно обусловлено тем, что вязкость жидкости, являющаяся первопричиной (для несжимаемой жидкости единственной) возникновения вихрей, проявляется, как правило, в ограниченных областях вблизи твердых поверхностей или в относительно узкой полосе за обтекаемым телом. В остальной части потока его завихренность может оказаться настолько малой, что поток можно считать потенциальным. Разумеется, встречается немало случаев, когда поток является сплошь завихренным и ни в какой его части влияние вязкости нельзя считать малосущественным. Такой поток может быть рассчитан только методами теории вязкой жидкости. Однако в тех случаях, когда допущение о потенциальности обосновано, его использование может значительно облегчить решение основной задачи гидродинамики. К числу таких случаев относится, например практически важная задача об обтекании твердых тел безграничным потоком (так называемая внешняя задача гидроаэродинамики). [c.225]

Течение в пограничном слое может быть как ламинарным, так и турбулентным переход от одного к другому определяется критическим числом Рейнольдса. В силу свойства прилипания жидких или газовых частиц к твердым поверхностям в пристенном пограничном слое скорость на обтекаемой стенке равна нулю (исключая случаи разреженных газов), а при удалении от нее по нормали приближается к скорости потенциального потока невязкой жидкости, обтекающего ту же поверхность. Грани-цей пристенного пограничного слоя служит условная линия, в точках которой скорость отличается от скорости безвихревого потока на заданное малое значение (0,5 %, 1,0 %,. ..). Расстояние 5 от стенки до этой границы называется толщиной пограничного слоя. При малых числах Рейнольдса 5 может быть весьма большой, при больших числах Re отношение Ых (рис. 1.33, 1.34) мало. С учетом этого можно существенно упростить уравнения движения. [c.41]

Одним из общих путей упрощения уравнений Навье — Стокса при больших числах Рейнольдса является полное или частичное пренебрежение вязкими членами jiV v по сравнению с инерционными pv-Vv. Если полностью пренебречь вязкими членами и считать движение безвихревым, то получим уравнения потенциального течения, являющиеся основой классической гидродинамической теории [39]. Эта теория, к сожалению, не дает никакой информации о сопротивлении, испытываемом телами, помещенными [c.57]

Колено (изгиб) на трубе постоянного поперечного сечения вызывает образование вторичного спиралеобразного течения (рис. 10-1). Картина течения в колене и за ним весьма усложняется также и из-за возможности отрыва потока. Причина отрыва и здесь состоит в наличии отрицательного перепада давления. Как и в случае сужающегося потока (рис. 14-1), мы можем проанализировать основные особенности поведения градиента давления на стенках в колене с помощью предположения о потенциальном, или безвихревом, движении. [c.343]

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ, ИЛИ БЕЗВИХРЕВЫЕ, ДВИЖЕНИЯ [c.119]

Если мы хотим описать динамику элемента жидкости в течении, то можно показать, что в наиболее общем случае она состоит из перемещения, вращения и деформации (рис. 17). В теории механики жидкостей движением жидкости мы называем потенциальное течение или безвихревое течение, в котором вращение равно нулю, так что элемент только переносится и деформируется тогда как если элемент еще и вращается, то мы называем течение вращающимся потоком или вихревым течением. Термин потенциальное течение возник из математического понятия потенциала скоростей. [c.44]

Отсутствие любого из членов, включающих вязкость, в уравнении энергии для безвихревого установившегося или неустановившегося потока в действительности означает, что в любой области мгновенная скорость диссипации энергии, вызванной вязкостью, точно компенсируется мгновенной скоростью совершения работы вязких сил на границе этой области. В частности, если скорость обтекания безвихревым потоком твердого тела (поверхность которого движется в соответствии с теорией потенциального течения) постоянна, диссипация энергии во всей области потока в точности равна скорости, с которой совершается работа вязкого сдвига по движущейся поверхности твердого тела. Примерами безвихревого движения вязкой жидкости могут служить движение жидкости в неограниченном пространстве, вызванное вращением цилиндра бесконечной длины, и движение между концентрическими цилиндрами, вращающимися с угловыми скоростями, обратно пропорциональными квадратам их радиусов. Это простые вращательные движения, которые могут быть воспроизведены на практике, поскольку скорость, налагаемая твердой границей, постоянна. [c.200]

Метод ЭГДА был разработан акад. Н. Н. Павловским в 1922 г. Он основан на том, что движение электрического тока в электропроводящей среде и безвихревой (потенциальный) грунтовой поток описывается одними и теми же математическими уравнениями (уравнениями Лапласа). Линии тока и линии равного напора в грунтовом потоке соответствуют линиям тока и линиям равного потенциала в электропроводящей среде. Граничные условия — водонепроницаемый подземный контур и водоупор соответствуют диэлектрику (непроводнику или изоляции) в электропроводящей среде. Коэффициенту фильтрации соответствует удельная электропроводность. [c.346]

Далее, так как жидкость идеальна, несжимаема, внешние силы являются силами тяжести, которые обладают потенциалом, то движение, будучи в начальный момент потенциальным, будет безвихревым в любые моменты времени или во все время исследования (см. гл. 4, 6). Итак, доказано, что формула (8.1.2) справедлива во все моменты времени. Заметим, что для нестационарных движений ф будет определяться с точностью до произвольной функции, зависящей от времени. [c.217]

На основе развитой обш ей теории все методы решения задач потенциального течения несжимаемой жидкости через решетки элементарно обобщаются на случай произвольного одинакового движения их профилей в безвихревом потоке. При этом вместо неподвижной или стационарно движущейся решетки рассматривается решетка с заданной на профиле в функции времени т нормальной скоростью = дц> дп = (з, т) или [c.136]

Уравнения потенциального течения. Допустим, что газ, обтекающий некоторое тело, например, крыло или часть обшивки, является идеальным и изэнтропическим, а движение — безвихревым. Пренебрегая массовыми силами, получим основное дифференциальное уравнение для потенциала скоростей [c.470]

Движение безвихревого несжимаемого потока можно полностью определить, если известна потенциальная функция ф или функция тока я з, связь между которыми дается уравнениями (2.5.9), известными в теории функций комплексного переменного как уравнения Коши —Римана. Эти уравнения выражают необходимые и достаточные условия того, что комбинация из двух функций ф+1т з является аналитической функцией комплексного переменного г= =x + iy, т. е. дифференцируемой во всех точках некоторой области. Введем обозначение для этой функции [c.91]

Таким образом, при достаточно большой скорости поток, обтекающий твердое тело с резко меняющимся профилем, можно условно разделить на две статистически устойчивые области течения (рис. 5.15). Границей между ними можно назначить линию тока а—а, проходящую через точку отрыва А. Ниже линии а—а располагается область отрывного течения — область АВСО. Внутри этой области осреднениые во времени линии тока представляют собой замкнутые кривые движение в целом носит циркуляционный характер. В верхней части области отрывного течения направление векторов скорости совпадает с направлением движения невозмущенного потока, в нижней ее части жидкость или газ перемещается в обратном направлении. Выще линии тока а—а располагается невозмущенный поток, который можно считать безвихревым, или потенциальным. Так как в потенциальном потоке перенос количества движения поперек линий отсутствует (см. гл. 2), то любую линию тока можно условно заменить твердой границей. Напомним, что и в том и другом случае частная производная скорости по нормали к линии тока равна нулю, т. е. дп1дп = 0. Предполагая, что твердая граница совпадает с линией тока а—о, получим картину обтекания потенциальным потоком твердого тела АВСО. [c.250]

Действительно, скорость течения сверхтекучей компоненты Не выражается через градиент фазы D., = (/t/w)V(p, где т — масса атома Не. Циркуляция скорости выражается через изменение фазы S(p при обходе линии вихря по произвольному замкнутому контуру у и равна (2пй/т)5ф, Однозначной волновая ф-ция Ф будет лишь при условии, что изменение фазы 5ф = 2я7У, где ЫеЖ, т. е. имеет место квантование циркуляции скорости при обходе вокруг линии вихря. Поскольку бф = 2лЛ при обходе по любому сколь угодно малому контуру у, это означает, что сама фаза не может быть однозначно определена на линии вихря, т. е. это действительно особая линия. Именно в силу квантования циркуляции интенсивность вихря лишена возможности уменьшаться непрерывным образом под действием вязкости. С др. стороны, запрещено возникновение вихрей с произвольной циркуляцией. Все это и обеспечивает незатухающий характер сверхтекучего движения в Не. Значению N=Q соответствуют безвихревые, или потенциальные, течения Не. Топологич, свойства сверхпроводников совпадают со свойствами сверхтекучего Не. [c.138]

Потенциальное движение. Если движение жидкости происходит без вращения жидких частиц, то оно называется безвихревым или потенциальным. Для такого движения существует потенциал скорости ф (х, у, z) [для неустановивщегося движения <р(х,у, ,т)], связанный с вектором скорости соотношением [c.14]

Движение среды называется безвихревым, или потенциальным, если i2 = rotv = 0. При этом из условий [c.91]

Если Ц. с. равна пулю по любому контуру, проведенному внутри жидкости, то течение жидкости — безвихревое, или потенциальное течение, и потенциал скоростей — однозначная ф-ция координат. Если же Ц. с, по нек-рым контурам отлична от нуля, то течение жидкости — либо вихревое в соответственных областях, либо безвихревое, но с неоднозначным потенциалом скоростей (область течения многосвязная). В случае потенциального течения в многосвязной области Д. с. по всем контурам, охватывающим одни и те же твердые границы, имеет одно и то же значение. Д, с, широко иснользуется как характеристика течений идеальной (без учета вязкости) жидкости. По динамич. теореме Томсона (Кельвина) Д. с, по замкнутому жидкому контуру остается постоянной во все время движения, если 1) жидкость является идеальной, 2) давление (газа) жидкости зависит только от плотности и 3) массовые силы — потенциальны, а нотенциал однозначен. Для вязкой жидкости Д. с. со временем изменяется вследствие диффузии вихрей. При плоском циркуляционном обтекании контура идеальной несжимаемой жидкостью, при к-ром скорость на бесконечности отлична от нуля, воздействие жидкости на контур определяется но Жуковского теореме и прямо пропорционально значению Ц. с., плотности жидкости и значению скорости потока на бесконечности. При плоском обтекании идеальной жидкостью крыла с острой задней кромкой величипа Д. с. определяется Чаплыгина — Жуковского постулатом. При обтекании крыла конечного размаха, хорда к-рого в плане меняется, Д. с. вдоль размаха крыла также меняется. [c.401]

Если Ц. с. равна кулю по любому контуру, проведённому внутри жидкости, то течение жидкости— звихре-вое, или потенциальное, и потенциал скоростей—однозначная ф-ция координат. Если же Ц. с. по нек-рым контурам отлична от нуля, то течение жидкости либо вихревое в соответственных областях, либо безвихревое, но с неоднозначным потенциалом скоростей (область течения многосвязная). В случае потенц. течения в многосвязной области Ц, с. по всем контурам, охватывающим одни и те же твёрдые границы, имеет одно и то же значение. Ц. с. широко используется как характеристика течений идеальной (без учёта вязкости) жидкости. По динамич. теореме Томсона (Кельвина) Ц. с. по замкнутому жидкому контуру остаётся постоянной во время движения, если, во-первых, жидкость является идеальной, во-вторых, давление (газа) жидкости зависит только от плотности, в-третьих, массовые силы потенциальны, а потенциал однозначен. Для вязкой жидкости Ц. с. со временем изменяется вследствие диффузии вихрей. При плоском циркуляц. обтеканий контура идеальной несжимаемой жидкостью, при к-ром скорость на бесконечности отлична от нуля, воздействие жидкости на контур определяется по Жуковского теореме и прямо пропорционально значению Ц. с., [c.441]

Если течение является потенциальным движением, т. е. безвихревым движением, то циркуляция постоянна для всех линий тока. Очевидно, что нодобпое движение не может иметь физический смысл, приближаясь к центру, потому что скорость в этой точке была бы бесконечной. Поэтому должна быть сердцевина или ядро, где течение не является нотепциальным. Существуют две физические возможности. Одна возможность состоит в том, что в ядре мы имеем жидкость, которая вращается. Обычно мы допускаем, что ядро вращается приблизительно как твердое тело, т. е. завихренность имеет постоянное значение в пределах ядра (рис. 20). Подобное сочетание мы называем вихрем или завихренностью. Опо состоит из ядра жидкости, вращающегося как твердое тело, и циркуляционного течения с нанравленной наружу уменьшающейся скоростью. Однако вместо ядра жидкости, у нас в качестве сердцевины может быть также твердое тело. Тогда снаружи твердого тела мы можем иметь циркуляционное течение без завихренности. Это тот случай, который мы рассматриваем, например, когда говорим об эффекте Магнуса. Во-нервых, мы допускаем, что вокруг мяча или цилиндра существует циркуляционное течение. Затем мы со- [c.47]

Рассмотрим идеальную однородную несжимаемую жидкость и предположим, что массовые силы потенциальные. Тогда при безвихревом движении жидкости (v= grad Ф) в произвольной полости или однородном вихревом движении жидкости в эллипсоидальной полости" система тело — жидкость оказывается динамическп [c.284]

В некоторых случаях анализ двумерных быстро изменяющихся потоков со свободной поверхностьК) можно выполнить в предположении о безвихревом характере движения. Если движение жидкости начинается из зоны (или СОСТОЯ.НИЯ) покоя и пограничные слои, развивающиеся на твердых границах, заполняют малую часть от общего пространства, занятого текущей жидкостью, то это предположение справедливо и для реальных жидкостей. Поскольку движение является потенциальным, то при рассмотрении двумерных течений задача сводится к решению уравнения Лапласа (6-53). Простым [c.373]

С кинематической стороны область пограничного слоя за.мечательпа тем, что в ней практически сосредоточено все вихревое движение набегающей жидкости, а вне ее движение можно считать потенциальным, безвихревым. Действительно, в пограничном слое, как только что было отмечено, касательные к поверхности тела скорости меняются очень резко, а следовательно, их производные по нормали к поверхности обтекаемого тела очень велики, что приводит к большой интенсивности завихренности жидкости, проходящей сквозь область пограничного слоя. Наоборот, на внешней границе пограничного слоя и вне его эти производные становятся сравнительно малыми, и завихренностью внешнего по отношению к пограничному слою потока можно пренебрегать. Как уже упоминалось в начале гл. V, именно этим объясняется, почему при реальных обтеканиях столь хорошо оправдываются результаты расчетов обтеканий, произведенных по теории безвихревого движения идеальной жидкости. При движении тела сквозь неподвижную жидкость или, что все равно, при набегании на него однородного на бесконечности потока, скорости деформаций, входящие в члены уравнений (14] настоящей главы и содержащие коэффициент [c.520]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...