Взаимодействие потока и твердого тела

ГЛАВА ДЕВЯТАЯ Взаимодействие потока и твердого тела [c.219]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОТОКА И ТВЕРДОГО ТЕЛА [c.192]

В настоящее время вопрос силового взаимодействия потока и твердого тела разработан достаточно полно лишь для хорошо обтекаемых тел в условиях свободного потока [22, 36]. Штучные грузы представляют собой, как правило, плохообтекаемые тела. Неблагоприятный характер обтекания таких тел обусловлен аэродинамически несовершенной их формой (наличие плоских поверхностей, расположенных поперек потока, острых кромок) следствием этого является образование вихревых течений и повышение сопротивлений при обтекании. [c.29]

Рассмотрим простой пример. Допустим, что метод модели применяется для исследования стационарного движения несжимаемой жидкости, причем эксперимент ставится с целью изучения кинематической картины и динамического взаимодействия потока с твердыми телами. Отмечая величины, относящиеся к образцу индексом о , а к модели — индексом м , запишем условия, ограничивающие свободу выбора параметров модели, в виде [c.43]

Особенности взаимодействия свободномолекулярного потока с твердым телом проявляются, в частности, и в том, что равновесная температура тела, обтекаемого таким потоком, отлична от равновесной температуры этого же тела при обтекании континуумом при одних и тех же числах М или, что то же самое, при одних и тех [c.278]

Процессы, происходящие при горении топлива в потоке (как твердого, так и жидкого), отличаются чрезвычайной сложностью и на сегодняшний день не являются достаточно выясненными. Не менее сложным оказывается тепло- и массообмен в химических процессах и аппаратах при взаимодействии высокоскоростных газовых потоков с твердыми телами при термическом разложении топлив и т. д. [c.4]

В современной технике весьма часто встречаются случаи тепло- и массообмена, осложненного химическими реакциями, протекающими как в газовой фазе, так и на поверхности. Сюда относится широкий круг явлений, начиная с различных видов горения и кончая взаимодействием высокоскоростных газовых потоков с твердыми телами. [c.308]

Поскольку мы будем заниматься лишь задачей о силовом взаимодействии между жидкой или газообразной средой и твердым телом, нас не будут интересовать молекулярные, а тем более атомные и внутриатомные движения. Беспорядочное молекулярное движение, которое накладывается на основной поток, значительно его осложняет, и поэтому естественно в первом приближении не принимать его во внимание. Для технических приложений оказывается достаточным изучить движение частиц жидкости, размеры которых во много раз превосходят молекулярные. Вспомним, что в одном кубическом миллиметре воздуха содержится при нормальных условиях 2,7-молекул нет надобности определять движение каждой из них достаточно для технических приложений изучить движение такой частицы в целом, как если бы она была сплошь заполнена материей. [c.22]

На взаимодействии восходящего потока жидкости и твердого тела основан принцип действия ротаметра (см. 25). В нем подъем поплавка в конусообразной трубке происходит до тех пор, пока из-за постепенно уменьшающейся скорости сила сопротивления не уменьшится до величины, удовлетворяющей уравнению (100). Это положение соответствует определенному расходу жидкости, определяемому по тарировочной диаграмме или показывающему устройству. [c.125]

Как мы знаем ( 63), при взаимодействии турбулентного потока с твердым телом образуются две разнородные области — основная турбулентно движущаяся масса жидкости и тонкий ламинарный подслой. Различие свойств этих двух областей усложняет исследуемое явление, и поэтому вначале мы рассмотрим упрощенную модель процесса, полагая, что турбулентное течение распространяется до самой стенки. [c.364]

В этой главе взаимодействие излучения с веществом рассматривается с точки зрения условий распространения световой волны в среде. При прохождении потока электромагнитного излучения через газы, жидкие и твердые тела величина потока, длина волны, направление распространения и состояние поляризации могут меняться в той или иной степени в результате перечисленных ниже явлений. [c.45]

Одной из важнейших задач аэро- и гидродинамики является исследование стационарного взаимодействия между жидкостью (упругой или капельной) и твердыми телами, движущимися по отношению к ней. При этом различают два основных случая обтекание твердого тела потоком жидкости (внешняя задача) и течение жидкости по руслу, ограниченному твердыми стенками (внутренняя задача). Рассматриваемым процессам отвечает ур-ие связи [c.428]

Решение поставленной задачи позволяет определить силовое и тепловое взаимодействие между потоком жидкости и твердыми телами, спроектировать и рассчитать работоспособную конструкцию двигателя, агрегата или летательного аппарата. [c.6]

Будем рассматривать дисперсную среду как систему, в которой твердые частицы и газ способны взаимодействовать с внешним излучением в различных частях спектра. Это означает, что компоненты сквозного потока могут поглощать, рассеивать или пропускать тепловые лучи, а также могут обладать собственным излучением. Подчеркнем, что такого рода возможности имеются лишь в системах частицы — газ . В случаях, когда дисперсионная среда — капельная жидкость, никакого радиационного переноса быть не может (A Qt.h = AiQ =0), так как твердые тела и жидкость для тепловых лучей практически не прозрачны. В псевдоожиженных жидкостью системах в отличие от проточных все же может иметь место радиационный нагрев через свободную поверхность кипящего слоя, отсутствующую в сквозных потоках. Для газодисперсных систем изменение лучистой энергии в рассматриваемом конечном объеме элементарной ячейки дисперсного потока А п за время At определится разностью энергии поглощенного ячейкой падающего извне излучения и энергии собственного излучения этого элемента [c.42]

В примере (рис. 6.7) уравнение Бернулли позволило определить приращение давления только в одной точке обтекаемого контура. В остальных точках обтекаемого контура получить давление, действующее на тело, из уравнения Бернулли нельзя. Для определения эпюры давлений р (рнс. 6.8) надо решать общие уравнения движения жидкости с учетом ее взаимодействия с твердым телом. К сожалению, получить теоретически аэродинамические силы, особенно с учетом реальных свойств жидкости или газа (сжимаемости, вязкости) и режимов обтекания, для разных профилей сечений стержня не представляется возможным. Поэтому основную роль при определении аэродинамических сил имеют экспериментальные исследования, которые полностью подтверждают сделанный качественный вывод о том, что аэродинамические силы зависят от квадрата скорости потока. [c.237]

Рассмотрим задачу при наличии на поверхности тела слоя кокса, который образуется в результате выделения газов из твердого пластического материала при определенной температуре и формирования твердой решетки. Слой кокса может достигать по толщине нескольких миллиметров и существенно влиять на тепловые потоки к телу и величину уноса материала. Материал решетки кокса на границе с газовым потоком испаряется и вступает в химическое взаимодействие с потоком (механическое разрушение решетки здесь не рассматривается). Внутри материала обтекаемого тела могут происходить также эндотермические реакции , приводящие к образованию в теле нескольких слоев с различной структурой и различными термодинамическими свойствами. Каждой реакции соответствует характерная температура и скрытая теплота превращения. Пары решетки кокса вместе с газами, образовавшимися при коксовании, поступают в пограничный слой, где они могут вступать в химическое взаимодействие с компонентами смеси газов основного потока. Набегающий на тело поток также может быть многокомпонентным. Будем рассматривать стационарный режим теплового взаимодействия, когда граница газ—слой кокса, а также фронты коксования и эндотермических реакций продвигаются в глубь тела с постоянной скоростью D (тело предполагается имеющим бесконечную толщину). [c.56]

Решение задачи об обтекании твердого тела проводящей жидкостью в присутствии магнитного поля представляет значительный интерес для аэродинамики больших скоростей. Известно, что при сверхзвуковых скоростях полета перед телом образуется сильная ударная волна. Вследствие сильного нагрева газа за ударной волной происходит ионизация, т. е. газ становится электропроводящим. Если с движущимся телом связано магнитное поле, то с этим полем будет взаимодействовать газ, находящийся между телом и головной ударной волной. Такое взаимодействие изменит характер обтекания тела и приведет к изменению теплового потока от газа к телу. [c.445]

В заключение следует отметить одно весьма важное обстоятельство. Именно через граничные условия течение жидкости зависит от формы и размеров (диаметр трубы, толщина пластины и т. д.) твердого тела, которое взаимодействует с потоком. [c.28]

Если твердое тело обтекается потоком жидкости или перемещается в пространстве, заполненном неподвижной жидкостью, то возникают гидроаэродинамические силы взаимодействия между телом и жидкостью. В обоих этих случаях зависимости, определяющие величину силы, будут одни и те же, если одинаковы относительные скорости между телом и жидкостью. Важно здесь соблюдение законов подобия (гл. IV, 3). [c.121]

В теории теплообмена нас интересует только такой поток жидкости, который соприкасается с твердыми стенками. С этой точки зрения различают два основных случая. Первый случай, когда жидкость течет внутри канала (например, в круглой трубе), это так называемая внутренняя задача. Второй случай — когда жидкость извне омывает твердое тело, такое взаимодействие тела и жидкости соответствует внешней задаче. [c.336]

В зависимости от интенсивности и длительности воздействия лазерного излучения различают следующие стадии взаимодействия излучения с материалом при лазерной обработке подвод лазерного излучения к материалу, поглощение светового потока и передача его энергии твердому телу, нагрев материала без видимого разрушения, расплавление материала, испарение и вымывание продуктов разрушения, остывание материала после окончания лазерного воздействия. [c.7]

Так, при исследовании общей кипематич. картины и динамич. взаимодействия потока с твердым телом нрн стационарном вынужденном движении несжимаемой жидкости параметрами, определяющими процесс, являются характерный размер I, кинематич. вязкосп. жидкости V, заданная по условию скорость набегающего нотока 0. Если движение рассматривается как чисто вынужденное (т. е. в предположении, что влиянием силы тяжести можно пренебречь), то эти три параметра связываются одним только ограничительным условием = 1, или Ле" = Не, гдо Не i o /v —. критерий Рейнольдса. В данном случае Л = 3 и 5=1 чис.ло степеней свобод . равно двум. Это значит, что экспериментатор может произвольно задаться двумя параметрами модели напр., выбрать рабочую среду, в частности сохранить натурную жидкость (А 1, V" = V ), и размер модели. После этого скорость V" определяется единственным возможным образом. Если действием силы тяжести пренебречь нельзя ( тяжелая жидкость ), то следует ввести еще одно ограничительное условие кук к — 1, или/ г = = Рг , где Рг — критерий Фруда и — ускорение силы тяжести. Присоединение этого условия уменьшает число степеней свободы па единицу (т. к. kg = ). Теперь уже невозможно сохранить в моделп натурную жидкость, что во многих случаях очень удобно, а иногда практически необходимо. Действительно, сопоставление обоих ур-ний для множителе]) преобразования (нри к = 1) дает к = //с и к = = УК отсюда видно, что при = 1 модель вполне тождественна натуре. [c.264]

Динамич. взаимодействие потока с твердым телом характеризуется аналогичными ур-шшми для безразмерного перепада давления и безра.змерного напряжения трения, [c.83]

Поток гранулированных твердых тел в виде уплотненной или плотной фазы можно наблюдать при протекании процесса Худ-ри ), в установках каталитического крекинга и в противоточном аппарате ионного обмена. Трудность в достижении устойчивого состояния в условиях противотока частиц смолы и жидкости стимулировала исследование напряжений в твердых телах, возникающих как в прямоточном, так и в противоточном движении. Авторы работы [306] определили силы, которые необходимы, чтобы привести в движение частицы смолы в слое, через который течет жидкость. В работе [157] исследовались силы, действующие в гранулированных твердых веществах, движущихся вниз под действием силы тяжести, без учета потока жидкости. Кригер и Дугерти [440] изучали гидродинамические взаимодействия в плотной системе Мецнер и Витлок [535] объяснили явление расширения. [c.427]

Действие излучения на материалы. При оценке действия радиации на твердое тело констатируется изменение какого-либо свойства или ряда свойств тела, соответствующее определенной степени воздействия излучения, которую характеризуют дозой облучения. Доза — количество энергии, полученное единицей массы вещества в результате облучения. Взаимодействие излучений с твердым телом представляет собой сложное явление, которое в общем случае сводится к следующему возбуждение электронов, возбуждение атомов и молекул, ионизация атомов и молекул, смещение атомов и молекул с образованием парных дефектов Френкеля. Кроме того, в результате воздействия излучений возможны ядерные и химические превращения, а также протекание фотолити-ческих реакций. Все это приводит к уменьшению плотности, изменению размеров, увеличению твердости, повышению предела текучести, уменьшению электросопротивления, изменению оптических характеристик тела. Знание изменений свойств под действием облучений особенно важно при создании ядерно-энергетических установок, ряда устройств космических аппаратов [52]. Покрытия в космическом пространстве испытывают воздействие радиации, состоящей из электромагнитного излучения и потока частиц. Каждое [c.181]

При прохождении лучевого потока в среде интенсивность его может ослабляться за счет возможного поглощения и рассеяния. Поглощение и рассеяние лучевого потока возникают при взаимодействии электромагнитных волн излучения с частицами вещества среды. Такое взаимоде1 1Ствие излучения осуществляется, например, с различными полярными молекулами в газах, с различными структурными ансамблями в жидкостях и твердых телах, с частицами пыли, дыма и капельками жидкости, взвешенными в газовой среде, например в атмосфере земли, в продуктах сгорания топок котлов и печей и т. п. [c.441]

Плазменное модифицирование поверхностей. Это процесс взаимодействия плазмы с твердым телом, при котором происходит местный нагрев, плавление основного и присадочного маталла и др. Плотность потока энергии достигает 105...Ю Вт/см при обработке плазменной дугой и 10 ...10 Вт/см — хшазменной струей. [c.414]

При расчетах предполагается отсутствие внешнего обтекания = 0) и взаимодействия потоков наружного (вентиляторного) и основного (первого) контуров сопла. Внутренн51я струя основного потока заменяется твердым телом и положение границы тела, имитирующего границы струи, задается в виде начальных данных до решения задачи. [c.186]

В качестве введения в задачу о взаимодействии многофазной среды с телом oy и Тьен [742] расс.мотрели движение отдельной сферической твердой частицы вблизи стенки, обтекаемой турбулентным потоком жидкости. Теоретический анализ содержал основное уравнение движения, описывающее влияние стенки на двухфазный турбулентный поток, и решение уравнений, включающее лишь наиболее существенные процессы, которые протекают в стацпонарных условиях. Упрощенная физическая модель рассматрпвае.мых явлений представляла собой сферическую твердую частицу в полубесконечном турбулентном потоке жидкости, ограниченном бесконечно протяженной стенкой (фиг. 2.10). Размер частицы предполагался настолько малым в сравнении с раз-меро.м вихря пли микромасштабом турбулентности потока, что вклад различных пульсаций скорости был линеен. Описание характера движенп.ч потока строилось на основе данных по распределению интенсивностей и масштабов турбулентности [105, 418, 468]. Течение, особенно вблизи стенки, является анизотропным и неоднородным. Тем не менее в качестве основного ограничивающего допущения было принято представление о локальной изотропно- [c.58]

Скорость гетерогенных химических реакций существенно зависит от относительного перемещения реагента относительно поверх-ности твердого тела. Процессы диффузии, лимитирующие скорость гетерогенных химических реакций, развиваются в приповерхностном слое при взаимодействии с потоком газа или жидкости. Толщина этого слоя, в свою очередь, зависит от скорости и характера движения потока, содержащего реагент. Так, при движении потока с малыми скоростями (ламинарный режим, Reтвердого тела будет сохраняться неподвижный слой, толщина которого представляет собой функцию скорости потока, а влияние диффузионной передачи реагента из потока к реагирующей твердой поверхности сохраняется. [c.309]

Если твердое тело обтекается потоком жидкости или перемещается в пространстве, заполненном неподвижной жидкостью,то возникают гидроаэродинамические силы взаимодействия между телом и жидкостью. В обоих случаях зарисимости, определяющие [c.123]

Во многих случаях поток среды частично или полностью ограничен поверхностями твердых тел (стенками). Чаще всего передачу теплоты от горячего теплоносителя к холодному нельзя осуществлять путем их непосредственного контакта (смещения), поэтому приходится разделять теплоносители стенкой. Наличие разделяющей теплоносители стенки вносит дополнительное термическое сопротивление, которое зависит от механизма теплового и динамического взаимодействия среды со стенкой. Конвективный теплообмен между движущейся средой и поверхностью ее раздела с другой средой называют теплоотдачей. Именно процесс теплоотдачи и яв- (,яется предметом изучения в данной главе. [c.314]

Образование покрытий при взаимодействии потоков ионов с поверхностью твердого тела определяется соотношением процессов распыления, внедрения и конденсации, которые, в свою очередь, зависят от протекания целого ряда элементарных явлений, таких, как адсорбции, иоверхнос гная диффузия, возникновение кластеров, зарождение новой фазы, ("хема этих процессов показана на рис. 8.5. [c.244]

Течение закрученного потока в расширяющихся осесимметричных каналах характеризуется специфическими особенностями. Взаимодействие продольного и поперечного градиентов статического давления приводит к возникновению обратных течений, открытых или замкнутых вихревых областей и т. д. Бос-селом [ 3] было установлено, что эти явления в основном обусловлены невязкими членами. Им же было установлено слабое влияние производных в осевом направлении на величину окончательных результатов. В квазицилиндрическом приближении (- = 0) при условии начальной закрутю по закону твердого тела идеальное течение в расширяющемся [c.110]

При выгорании твердого топлива в потоке газообразного окислителя, при сублимации или разложении теплозащитного покрытия в процессе взаимодействия его с высокотемпературным газом происходит перенос массы вещества от поверхности твердого тела в поток и в обратном направлении. Закрутка потока способствует интенсификации процесса массообмена между газовым потоком и поверхностыо канала и более резкому изменению интенсивности этого процесса по длине канала. Поэтому при расчете процессов массоотдачи в закрученном потоке особенно в коротких каналах необходимо определять локальные значения плотности массового потока на поверхности массообмена и локальные коэффициенты массоотдачи [c.157]

В настоящее время разработаны разнообразные конструкции теплообменных аппаратов с пучками витых труб овального профиля. В теплообменном аппарате с продольным обтеканием пучка витых труб (рис. 1.1) трубы установлены одна относительно другой с касанием по максимальному размеру овала и закреплены прямыми круглыми концами в трубных досках. При такой установке труб обеспечивается существенная интенсификация тепломассообменных процессов в межтрубном пространстве аппарата и решается другая важная задача — обеспечения его вибропрочности. Интенсификация теплообмена в межтрубном пространстве такого теплообменника и внутри витых труб [39] при оптимальных относительных шагах закрутки профиля труб 5/с = 6. .. 15 позволяет в 1,5. .. 2 раза уменьшить объем теплообменного аппарата по сравнению с гладкотрубным аппаратом при заданных тепловой мощности и мощности на прокачку теплоносителей. При этом уменьшается масса аппарата и его металлоемкость. В таком аппарате все витые трубы имеют одинаковое направление закрутки (либо правое, либо левое). На границе винтовых каналов таких труб возникает тангенциальный разрыв вращательной компоненты скорости, что приводит к турбули-зации потока. В пристенном слое труб поток закручен по закону твердого тела, а в ядре закрутка потока определяется взаимодействием винтовых течений, обтекающих соседние трубы. Поскольку поток в пристенном слое закручен в большей степени, чем ядро потока (максимум вращательной и радиальной составляющих скорости приходится на внешнюю границу пристенного слоя), то использование витых труб приводит к турбулизации потока прежде всего в пристенном слое[39]. [c.8]

Процессы, происходящие в потоке жидкости при ее взаимодействии с твердыми телами, сложны и математически точно не описываются. Поэтому в гидромеханике вводятся допущения о свойствах жидкости (рабочей среды), характере ее течения и взаимодействия с твердыми телами и т. д. Кроме того, такие факторы, как схема гидросистемы, рабочий дипазон изменения основных параметров (давления, расхода, скоростей подвижных элементов и т. д.), назначение, конструктивные и эксплуатационные особенности машины, для которой предназначена гидросистема, а также цель исследования, вносят свою специфику и позволяют внести дополнительные упрощающие допущения. [c.259]

ОПТИКА [ асферическая содержит элементы, поверхности которых, не имеют сферической формы просветленная обладает уменьшенными коэффициентами отражения света у отдельных ее элементов путем нанесения на них специальных покрытий) как оптическая система (волновая изучает явления, в которых проявляется волновая природа света волоконная рассматривает передачу света и изображений по световодам и пучкам гибких оптических волокон геометрическая изучает законы распространения света в прозрачных средах на основе представлений о световых лучах интегральная изучает методы создания и объединения оптических и оптоэлектронных элементов, предназначенных для управления световыми потоками квантовая изучает явления, в которых при взаимодействии света и вещества существенны квантовые свойства света и атомов вещества когерентная изучает методы создания узконаправленных когерентных пучков света и управления ими нелинейная изучает распространение мощных световых пучков в оптически нелинейных средах (твердые тела, жидкости, газы) и их взаимодействие с веществом силовая изучает воздействие на твердые тела интенсивного светового излучения, в результате которого может нарушаться механическая цельность этих тел статистическая изучает статистические свойства световых полей и особенности их взаимодействия с веществом тонких слоев изучает прохождение света через прозрачные слои вещества, толщина которых соизмерима с длиной световой волны физическая изучает природу света и световых явлений) как раздел оптики электронная занимается вопросами формирования, фокусировки и отклонения пучков электронов и получения с их помощью изображений под воздействием электрических и магнитных полей корпускулярная изучает законы движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях нейтронная изучае взаимодейс вие медленных нейтронов со средой) как раздел физики] [c.255]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...