Общие свойства течений вязкой жидкости

ОБЩИЕ СВОЙСТВА ТЕЧЕНИЙ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ [c.323]

В предыдущих главах описано большое количество различных парадоксальных свойств течений вязкой жидкости, которые в основном связаны с автомодельной постановкой задачи. Однако было бы неправильно полагать, что парадоксы возникают лишь благодаря определенной идеализации в постановке гидродинамической или тепловой задачи, каковой, в частности, является автомодельность течения, а в общем же случае ничего необычного в поведении решений уравнений Навье — Стокса и теплопроводности не должно быть. Имеются ситуации, когда парадоксальные свойства обнаруживают именно реальные неавтомодельные решения, в то время как идеализированное автомодельное решение ведет себя вполне пристойным образом. [c.257]

Закон подобия. Число Рейнольдса. В предыдущих параграфах мы уже вывели, опираясь на общие уравнения движения вязкой жидкости, целый ряд свойств этих движений, например, что эти движения должны быть вихревыми движениями, что с течением времени происходит диффузия вихрей, что кинетическая энергия движения частью переходит в тепловую и т. д. [c.406]

В зависимости от физических свойств газа (или жидкости) и характера действующих сил подобие может определяться различными критериями. Так, например, для установившегося течения-сжимаемого вязкого газа при наличии теплообмена подобие течений может быть обеспечено в общем случае, если равны следующие критерии подобия [c.119]

В общем случае база может состоять нз целого ряда критериев. Чем сложнее исследуемое явление, тем шире обычно оказывается критериальная база. Например, нестационарное движение жидкости в канале определяется характерной скоростью о, линейным размером L, характерным временем /о, вязкими и инерционными свойствами жидкости, характеризуемыми вязкостью р, и плотностью р, а также массовой силой, для характеристики которой можно принять удельный вес y—pg- Таким образом, систему определяющих параметров составляют о, L, to, р, g, (х. Здесь число определяющих параметров п = 6, а число параметров с независимыми размерностями =3. Следовательно, база для механически подобных течений будет иметь три безразмерных параметра, получивших в теории подобия следующие названия [c.203]

Турбулентность принадлежит к числу очень распространенных и, вместе с тем, наиболее сложных явлений природы, связанных с возникновением и развитием организованных структур (вихрей различного масштаба) при определенных режимах движения жидкости в существенно нелинейной гидродинамической системе. Прямое численное моделирование турбулентных течений сопряжено с большими математическими трудностями, а построение общей теории турбулентности, из-за сложности механизмов взаимодействующих когерентных структур, вряд ли возможно. При потере устойчивости ламинарного течения, определяемой критическим значением числа Рейнольдса, в такой системе возникает трехмерное нестационарное движение, в котором, вследствие растяжения вихрей, создается непрерывное распределение пульсаций скорости в интервале длин волн от минимальных, определяемых вязкими силами, до максимальных, определяемых границами течения. На условия возникновения завихренности и структуру развитой турбулентности оказывают влияние как физические свойства среды, такие как молекулярная вязкость, с которой связана диссипация энергии в турбулентном потоке, так и условия на границе, где наблюдаются тонкие пограничные вихревые слои, неустойчивость которых проявляется в порождении ими вихревых трубок. Турбулизация приводит к быстрому перемешиванию частиц среды и повышению эффективности переноса импульса, тепла и массы, а в многокомпонентных средах - также способствует ускорению протекания химических реакций. По мере накопления знаний о разнообразных природных объектах, в которых турбулентность играет значительную, а во многих случаях определяющую роль, моделирование этого явления и связанных с ним эффектов приобретает все более важное значение. [c.5]

Изложены физические свойства жидкостей и газов, общие з коны гидромеханики и фуидаиеитальные прикладные задачи, наиболее актуальные для машиностроения теория гидравлических сопротивлений, одномерные течения вязких жидкостей н газа, потенциальные течения несжимаемой среды, течения вязкой жидкости в малых зазорах (щелях) машин, теория пограничного слоя и др. [c.2]

Общими для всех рассмотренных случаев являются следующие свойства движе ний завихренность, неизоэнергетичность, невырожденность в общем случае годографа скоростей. Неясна пока групповая природа таких решений. Структура получающихся систем определенных уравнений, описывающих классы движений I и II, схожа со струк турой исходных уравнений движения жидкости или газа при уменьшении на единицу размерности пространства независимых переменных, но в правые части полученных систем входят массовые силы, зависящие нелинейно от неизвестных функций. Заметим, что в наиболее общем случае течений вязкого сжимаемого газа не удалось пока полу чить достаточные условия совместности, приводящие к нетривиальным определенным системам, описывающим содержательные классы движений. [c.198]

Анализ парадокса потери существования решения, который первоначально установлен был в конкретной задаче о взаимодействии вихревой нити с плоскостью, привел к попиманию ряда общих свойств конических течений вязкой жидкости и решению немалого числа далеко не тривиальных задач. Преодоление парадокса в тепловой задаче для струи Ландау привело к созданию метода обобщенных мультипольных разложений, который позволил решить ряд трудных задач в теории вязких струй и выявить их весьма необычные свойства. [c.318]

Д. Рюэлль и Ф. Такенс (1971) высказали гипотезу о том, что турбулентность представляет собою завихренное течение вязкой жидкости, эволюционирующее на странном аттракторе (и потому обладающее указанными выше свойствами стохастичности). Они доказали, что у широкого класса динамических систем канторов-ский странный аттрактор (т. е., в некотором общем смысле, турбулентность) может появляться в результате разрушения четырехчастотного движения путем возникновения резонансов его высоких гармоник (а в их работе с Ньюхаузом (1978) это доказательство было распространено и на трехчастотные движения). Ныне обнаружен уже целый ряд и других сценариев стохастизации (т. е. схем возникновения турбулентности). [c.22]

Рассматриваются полностью развитые течения вязкой несжимаемой изотропнопроводящей жидкости в канале прямоугольного сечения при наличии поперечного магнитного поля (Bo/a) —Gyy- -Gzz). Получено точное решение задачи в общем виде и его предельный случай, соответствующий течению в плоской щели. Показано, что при высоких числах Гартмана в окрестности оси канала может образовываться зона повышенных скоростей. Течение в плоской щели обладает в связи с этим парадоксальным свойством расход увеличивается с ростом числа Гартмана. Причина этого заключается в том, что предельный переход выносит на бесконечность область с бесконечно большой ЭДС, а рассматривается область, где течение происходит в режиме насоса. В заключение обсуждаются некоторые другие течения в неоднородных полях остроконечной геометрии. [c.628]

Структура книги такова. В первой главе обсуждаются общие вопросы и уже известные наиболее существенные парадоксы динамики вязкой жидкости. В последующих трех главах излагается новый материал. Во второй и третьей главах показаны парадоксальные свойства автомодельных решений уравнений Навье — Стокса из двух обширных классов — конических течений, в которых скорость убывает с удалением от начала координат, и течений, в которых скорость линейно растет. Последняя глава посвящена необычным свойствам пеавтомодельных струй. В пределах главы принята -одинарная нумерация формул. Ссылки на формулы из другого параграфа внутри той же главы имеют двойную нумерацию, а из других глав — тройную. При ссылках на параграфы из другой главы используется двойная нумерация первая цифра означает номер главы. [c.3]

Принято следующее построение книги. После кратких сведений об основных уравнениях динамики вязкой жидкости, граничных и начальных условиях (гл. 1) рассмотрены способы определения телового потока на стенке, коэффициента теплоотдачи и гидравлического сопротивления (гл. 2). Затем приведены необходимые для последующего анализа данные об изменении физических свойств жидкости и газа в зави-мости от температуры и давления (гл. 3). Рассмотрение общих вопросов заканчивается анализом течения и теплообмена в трубах методом подобия, и на этой основе дается классификация возможных случаев течения и теплообмена (гл. 4). [c.3]

Общая теория турбулентности. Основоположником теории турбулентности является английский ученый Осборн Рейнольдс (1842—1912 гг.). Он был учеником Дж. К. Максвелла (1831—1879 гг.) и для построения теории турбулентности использовал метод, развитый Максвеллом [12] в кинетической теории вязкости газов. Метод Максвелла состоит в различии видимого течения газов и теплового движения молекул. Вязкие свойства движу-ш,ихся газов, вбл изи локояш,ейся стенки Максвелл объяснял переносом к стенке количеств движений. молекул посредством их теплового движения. Покоящаяся стенка задерживает часть количеств движения молекул, оказывая этим тормозящее действие на ударяющиеся о нее молекулы газа. Затормаживаемые покоящейся стенкой молекулы переносят в соседние, более удаленные от стенки, слои газа меньшие количества движения, чем те, которыми эти слои обладают. В результате обмена слои газа, близко расположенные к стенке, замедляются в своем видимом движении, сталкиваясь с молекулами, отражающимися от стенки 1и несущими. меньшие видимые количества движения. Развитую Максвеллом схему вязкогр течения газа вблизи покоящейся стенки О. Рейнольдс [11] применил к турбулентному течению жидкости. Подобно Максвеллу Рейнольдс разделил турбулентный поток жидкости на. видимое, усредненное, течение ее и на возмущения этого течения. Возмущения были названы им турбулентными пульсациями. Эти пульсации Рейнольдс уподобил тепловым движениям молекул, а В1идим0е, усредненное, течение — видимому потоку молекул. Полной аналогии между рассматриваемыми явлениями не имеется, и Рейнольдсу не удалось построить законченной [c.222]

Большинство неньютоновских жидкостей по своим физико-механическим свойствам весьма чувствительны к колебаниям температуры в потоке. Особенно это касается тех сред, которые находят применение в качестве сырья при различных типах переработки, например полимеры. Существует ряд зависимостей вязкости от температуры [х = Лехр /(/ Л Ig Цэф = 3,4 Ig ( х/Цпр) + Q (Г — Тс)/ /( g + Т — Тс) + / (т) + Ig [Хо max. Цэф = / V(tXmaxY) ехр [E nRT), где К VI п — реологические константы Е — энергия активации вязкого течения Л = onst Тс — температура стеклования [Хщах — наибольшая неньютоновская вязкость, F (т) — температурно-инвариантная функция -Цф/м-о аномальной вязкости и — общие для всех линейных полимеров константы. Поэтому при течении большинства неньютоновских жидкостей возникает необходимость учета условий теплообмена в них. Как правило, подобные задачи весьма сложны [155], так как связаны с решением весьма громоздких систем дифференциальных уравнений. [c.102]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...