Гидродинамическое подобие и моделирование

ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ПОДОБИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ [c.150]

Теория подобия и моделирования рассматривается как база научной постановки опытов и обобщения экспериментальных данных. Из анализа дифференциальных уравнений, характеризующих общие функциональные связи между основными факторами, и условий однозначности, включающих характеристики геометрии, физических свойств и краевые условия (начальные и граничные), получаем предпосылки к экспериментально-теоретическому изучению процессов. В решении поставленных задач приходится встречаться с различными по сложности явлениями. В некоторых случаях теоретическое решение задач позволяет получить общие качественные связи параметров, например в определении коэффициента трения при решении контактно-гидродинамической задачи. При анализе же весьма сложного процесса изнашивания твердых тел или твердосмазочных покрытий в настоящее время не удается получить достаточно общих математических описаний явлений. В связи с этим различается подход к проблеме трения и износа тел, работающих в масляной среде и всухую (с твердо-смазывающими покрытиями или из самосмазывающихся материалов). Теория подобия базируется на следующих основных теоремах [c.160]

Теория подобия гидромеханических процессов является теоретической основой гидродинамического экспериментирования и моделирования, а также дает методы анализа и обобщения экспериментальных и теоретических результатов. Теория гидродинамического подобия — часть общей теории физического подобия, в которой одним из основных является понятие о сходственных величинах. [c.21]

ПОДОБИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ [c.91]

Критерии гидродинамического подобия и основные правила моделирования [c.314]

Тождественность геометрических условий однозначности обеспечивается геометрическим подобием гидродинамической системы и электрической модели, которое характеризуется масштабом геометрического моделирования i=k/lor. Б сходственных точках рассматриваемой системы безразмерные координаты численно равны (хт = х ут=у). [c.91]

Современная теория моделирования гидравлических машин и гидротехнических сооружений основана на теории гидродинамического подобия. Основной закон динамического подобия, установленный в 1686 г. Ньютоном применительно к движущимся потокам жидкости, может быть сформулирован следующим образом. [c.97]

Гл. 5 посвящена вопросам гидродинамического подобия, имеющего важное значение для усвоения правильного общего представления о гидродинамических явлениях и играющего крупную роль в вопросах моделирования. [c.4]

Вопросы моделирования тесно связаны с изучением критериев гидродинамического подобия потоков и подобия фазовых превращений. [c.141]

Исследование влияния на процесс важнейших критериев гидродинамического подобия потоков и подобия фазовых превращений, а также определение границ возможного моделирования. [c.165]

КРИТЕРИИ ПОДОБИЯ И ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ [c.22]

Таким образом, строго говоря, полное Моделирование по Фруду механическое подобие при моделировании плавания кораблей при условии сохранения g и v = и/р вообще неосуществимо. Однако детальное проникновение в сущность гидродинамических явлений показывает, что во многих вопросах влияние числа Рейнольдса можно учесть с помощью дополнительных расчетов или простых опытов, В гидродинамике обычных судов основное значение имеет число Фруда, и поэтому моделирование проводится с соблюдением постоянства числа Фруда — по Фруду. [c.431]

Колебания возникают не в области явной кавитации, в которой напор насоса начинает падать с уменьшением давления на входе, а в области с некоторым кавитационным запасом [24]. На устойчивость гидравлической системы влияет инерционность жидкости в трактах на входе и выходе насоса. Увеличение инерции столба жидкости во входном тракте и ее уменьшение в тракте на выходе из насоса стабилизирует систему, так же как увеличение гидравлических потерь во входном тракте. Из сказанного следует, что кавитационные колебания, присущие насосу ЖРД, могут не возникнуть при испытаниях на стенде, для которого не соблюдены условия моделирования штатных трубопроводов по их инерционности и гидравлическому сопротивлению. В то же время автоколебания могут возникнуть при работе ЖРД на летательном аппарате при его летных испытаниях. В такой ситуации возникают трудности с идентификацией причин развития колебаний, так как в одном и том же диапазоне частот возможны колебания, связанные с потерей продольной устойчивости аппарата в полете (см. подразд. 1.6) и кавитационные колебания. Отмеченные обстоятельства показывают, сколь важно еще на этапе стендовых испытаний обеспечить условия, максимально приближенные к натурным, в частности по гидродинамическому подобию трактов питания ЖРД. [c.14]

В гидравлике большое значение придается эксперименту и его сочетанию с математическим анализом, причем в экспериментальных исследованиях широкое применение получил метод моделирования, при котором исследуется не сам поток, машина или сооружение, а их материальные модели, выполненные, как правило, в уменьшенном масштабе. Процесс создания модели должен быть научно обоснованным, что обеспечивается теорией гидродинамического подобия. Полученные на таких моделях результаты экспериментов могут быть распространены на целый класс подобных процессов и явлений путем пересчета по формулам (критериям) подобия. [c.159]

I. Некоторые критерии подобия, используемые при моделировании механических, тепловых гидродинамических и других процессов, происходящих при эксплуатации конструктивных элементов в экстремальных условиях [c.214]

Экспериментально было установлено, что гидродинамическая обстановка процесса определяет критические размеры сушильной камеры,, при которых еще сохраняются условия моделирования. Следует отметить, что при модельных переходах отсутствует строгое геометрическое подобие конфигураций сушильных камер. Однако в каждом конкретном случае для расчета габаритов камеры достаточно знания величины диаметра цилиндрической части, так как все остальные размеры оказывается возможным рассчитать по диаметру [Л. 15 и 16]. Поэтому в критериальное уравнение в качестве определяющего геометрического фактора нами был введен симплекс отношения,диаметров камер рассчитываемой и модельной установок. [c.172]

В конце тридцатых годов состояние дела было следующим. Теория движения тел внутри жидкости успешно развивалась в рамках гидромеханики идеальной несжимаемой жидкости, решались точно уравнения движения при упрощенных граничных условиях для некоторых простых тел и простых случаев движения. В то же время инженеры испытывали модели действительных глиссеров и гидросамолетов, которые имели сложные криволинейные обводы, двигались в воде, обладающей вязкостью, и, естественно, не могло быть речи о точном гидродинамическом расчете. Устранению этого разрыва способствовала теория моделирования и подобия, основанная [c.37]

Второй вопрос связан с так называемым масштабным эффектом . Суть его в том, что моделирование, основанное на классических принципах теории подобия, не обеспечивает масштабный переход. Это означает, что эффективность различного рода промышленных технологических аппаратов оказывается ниже той, которая должна была бы быть по результатам, полученным пересчетом с модельных испытаний. Более того, она ухудшается по мере увеличения размеров аппаратов. Это вынуждает исследователей отказываться от испытаний на моделях и переходу к испытаниям на объектах, построенных в натуральную величину, что резко повышает стоимость эксперимента, а при создании особо крупных аппаратов такой подход вообще невозможно реализовать. Исследования, выполненные в последние годы, показали, что в основе масштабного эффекта лежат чисто гидродинамические явления неравномерность распределения потоков по сечению аппарата, увеличение масштаба турбулентности и т.п., что позволяет найти способы устранения этого эффекта. Достаточно полное изложение теории можно найти в книге под ред. А.М.Розена Масштабный переход в химической технологии разработка [c.110]

Основные принципы моделирования лопастных гидромашин, основанные на применении теории подобия, изложены в п.20.6. При моделировании гидродинамических передач используются выражения (20.27) и (20.28), удовлетворяющие условиям геометрического и кинематического подобия. Кинематическое подобие [c.462]

В случае же турбулентных потоков в глaдкoii и переходной области сопротивления и в случае ламинарных потоков для гидродинамического подобия требуется моделирование с соблЮ -дением [c.334]

В рассматриваемый период в практику конструирования самолетов стали проникать методы подобия и моделирования. Теорема о механическом подобии впервые сформулирована Ньютоном в 1687 г. и использована им для разработки ударной теории сопротивления. В 1883 г. О. Рейнольдс установил для случая несжимаемой вязкой жидкости закон гидродинамического подобия [49], согласно которому коэффициент сопротивления тел зависит от параметра, названного в 1908 г. А. Зоммерфельдом числом Рейнольдса. Основную теорему теории подобия и размерностей, так называемую я-теорему, использовали в экспериментальных работах Ку-чинского института, начиная с 1909 г. [50, с. 32]. [c.289]

Метод подобия весьма плодотворен при изучении не только гидродинамических, но и многих других физических и технических вопросов. Прежде всего следует отметить прямое назначение этого метода как научного обоснования приемов моделирования действительных, натурных процессов в лабораторных условиях. Метод подобия позволяет устанавливать требования, которые следует предъявлять к лабораторной модели и проведению на ней исследуемого процесса для того, чтобы результаты моделирования могли быть в дальнейгпем использованы для проектирования реальных объектов. Кроме того, обработка лабораторных измерений и обобщение результатов этих измерений в виде эмпирических формул также ведется согласно указаниям метода подобия. [c.365]

Если для гидродинамических, тепловых и ряда других явлений (Эйгенсон, 1952 Доклады, 1962) условия подобия в значительной мере уже разработаны, то для упругих волн в твердых телах этот вопрос рассмотрен еще далеко не достаточно. Первая серьезная попытка отыскать критерии подобия для сейсмических волновых явлений была предпринята С. И. Чубаровой (1954), однако ею получены критерии подобия для весьма простого строения идеально упругой среды (слой на полупространстве) и других ограничивающих предположений. Кроме того, из-за отсутствия в явном виде связи напряжений со смещениями в работе (Чубаро-ва, 1954) опущены очень важные критерии подобия для напряжений в упругих средах, волповое явление осталось однозначно неопределенным, а в этих условиях, как следует из общей теории, нельзя получить все необходимые критерии подобия. Необходимость привлечения в явном виде связи напряжений со смещениями особенно становится ясной, когда отыскиваются условия подобия для неидеально упругих сред. Например, в работе М. В. Гзовского (1954), посвященной моделированию тсктониче- [c.27]

Тепловые модели для исследования температурных полей распространены гораздо реже аэродинамических. Анализ гомогенной модели теплопереноса дает и здесь новые возможности для моделирования теплогидравлики теплообменников [10]. В этом случае к гидродинамическим критериям подобия Аг, А . добавляется главный критерий из уравнения энергии — эффективное число Стантона 51эф [c.238]

Ранее (Гл. 3) была получена система гидродинамических уравнений смеси (3.2.4)-(3.2.8) масштаба среднего движения, которая может быть использована для адекватного моделирования средней атмосферы. В реологические соотношения (3.3.3), (3.3.15), (3.3.19) для входящих в эти уравнения турбулентных потоков диффузии, тепла и тензора турбулентных напряжений входят коэффициенты (в общем случае - тензоры) турбулентного обмена, которые должны быть заданы а priori. Обычно принимается гипотеза Колмогорова Колмогоров, 1941), состав-лющая основу принципа локального подобия в теории полуэмпирического моделирования турбулентных коэффициентов однородной жидкости коэффициенты турбулентного обмена, такие как и скорость диссипации турбулентной энергии в каждой точке развитого турбулентного течения зависят только [c.275]

Поскольку при моделировании реальных гидродинамических процессов всегда приходится- иметь дело с потоками вязкой жидкости, исследование роли и влияния числа Рейнольдса при моделировании имеет особое значение. Важен также и связанный с этим вопрос о воспроизведе-НИИ на модели шероховатости стенок. Подобие шероховатостей в равномерном потоке обеспечивается сохранением в натуре и на модели неизменным отношения динамической скорости v . и средней скорости V vjv = 1/ Я/8 = idem). Экспериментально было показано, что выполнение этого условия обеспечивает подобие распределения скоростей в равномерном турбулентном потоке независимо от числа Рейнольдса (А. Д. Альтшуль, 1959). Условие X = idem принимают в качестве условия подобия шероховатостей и в неравномерных потоках. [c.787]

Факел пламени, получающийся в печах, является результатом сложного взаимодействия гидродинамических явлений, диффузии, теплоотдачи излучением и конвекцией и химических превращений. Точное моделирование всего топочного или печного процесса, включающего смесеобразование, воспламенение, горение и теплообмен с поверхностями нагрева, невозможно. При необходимости учитывать теплообмен с ограждениями и другими поверхностями внутри топочного объема, а также горение задача сильно усложняется. Поэтому ограничиваются приближенным моделированием, при котором ставится задача изучить отдельные стороны процесса. При обычно высоких значениях числа Ве, если обеспечивается подобие отношения АТ Т, наблюдается автомодельное течение газов. Если сохраняется при этом геометрическое подобие, одинаковое соотношение между расходом топлива и воздуха и одинаковые температуры входа, то подобие по И. И. Палееву обеспечивается при сохранении одинаковой величины [c.42]

При исследовании турбулентного диффузионного горения Иванцов [163], Петунии и Сыркин [164] применили элементы теории подобия для приближенного огневого моделирования. Указанные исследователи считают, что при высоких температурах рабочего процесса скорость химического превращения настолько велика, что она не лимитирует быстроту процесса горения, а приводит явления в модели и в образце к автомодельности. В этих условиях главным фактором, лимитирующим процесс горения, является турбулентное перемешивание горючего с окислителем. Следовательно, огневое моделирование можно осуществить при соблюдении трех условий а) одинаковых температурах в образце и модели, б) одном и том же топливе и в) одинаковом гидродинамическом режиме. [c.174]

Конструирование гидромуфты представляет собой сложный, дорогостоящий и многостадийный процесс, сопряженный с экспериментальной доводкой конструкции, и к нему обращаются в тех случаях, когда техническое задание не имеет решения на основе известных конструкций. В основном при создании приводов машин с гидродинамическими передачами используются известные конструкции с уточнением их размеров по заданным техническим параметрам на основе теории подобия. С ее помощью производится также пересчет опытных характеристик гидропгаедач с одной угловой скорости входного вала на другую. Таким образом, применение моделирования существенно уменьшает обьем экспериментальных работ при создании лопастных систем и определении механических свойств гидропередач. [c.462]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...