ОДНОМЕРНЫЕ ПОТОКИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ

ОДНОМЕРНЫЕ ПОТОКИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ [c.103]

Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной формах. Турбулентность и ее основные статистические характеристики. Конечно-разностные формы уравнений Навье-Стокса и Рейнольдса. Общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ. Одномерные потоки жидкостей и газов. Расчет трубопроводов. [c.186]

Общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ. Одномерные потоки жидкостей и газов. [c.187]

Для течения в горизонтальных и слабонаклонных трубах приближенная методика расчета условий взаимных переходов между различными структурами, предложенная в [71], рассматривает в качестве базового расслоенный режим течения. Для этой структуры одномерные уравнения сохранения импульса записываются отдельно для потоков жидкости и газа. При известном (или постулируемом) законе трения на межфазной границе такой подход позволяет рассчитать доли сечения, приходящиеся на каждую из фаз в рассмотренном режиме течения, и градиент давления в трубе. (В 7.7 подобный подход будет рассмотрен нами достаточно детально.) Если бы жидкость и газ двигались в трубе со своим массовым расходом в отсутствие другой фазы, то соответствующие градиенты давления за счет трения выражались бы известным законом Дарси—Вейсбаха [26] [c.306]

В действительности одномерного движения не суш,ествует, но при движении жидкостей и газов в трубопроводах и элементах проточной части машин и сооружений с большими скоростями, а точнее с большими числами Рейнольдса, максимальная скорость в любом поперечном сечении потока, как правило, мало отличается от средней скорости. Поэтому приближенно в этих случаях движение можно рассматривать как одномерное с некоторой средней по сечению скоростью. Если параметры одномерного движения не зависят от -времени, движение является стационарным, если зависят — нестационарным. [c.95]

Определение пространственных гидродинамических параметров потока (поля скоростей, давления, плотности), как правило, позволяет вскрыть физическую картину рассматриваемой конкретной задачи. Для практических гидродинамических расчетов конкретных типов аппаратов и их оптимизации необходимо знать силу трения на поверхности, обтекаемой потоком жидкости или газа, что позволяет определить потери давления (при течении жидкости в канале) или потери кинетической энергии потока (при внешнем обтекании тел) с позиций одномерной модели течения. [c.17]

При одномерном рассмотрении процесса течения жидкости или газа в канале заранее предполагается, что скорость потока, давление, температура, плотность являются постоянными величинами по сечению канала. В этом случае параметры потока являются функциями только двух переменных — продольной координаты дг и времени t. Процесс течения потока жидкости или газа в этом случае описывается одномерными уравнениями движения, энергии, неразрывности и состояния. [c.34]

В третьем издании введение и первые семь глав курса, содержащие по преимуществу основные, классические вопросы механики жидкости и газа (кинематика, общие уравнения и теоремы динамики, одномерный газовый поток, плоское и пространственное безвихревые движения несжимаемой жидкости и идеального газа), подверглись, главным образом, методической переработке и получили, сравнительно с другими главами, лишь незначительные дополнения (теория сверхзвукового диффузора, одномерные волны в газе, теория решеток произвольного профиля, законы подобия плоских пространственных тонких тел, теория конического скачка). [c.2]

Установившийся фильтрационный поток жидкости или газа называется одномерным в том случае, когда давление и скорость фильтрации являются функциями только одной координаты, взятой по линии тока. [c.16]

Газогидравлическая аналогия (ГАГА). Аналогия между движением газа при больших скоростях потока и движение жидкости на мелководье разработана для двух случаев аналогия между одномерным движением газа и потоком жидкости по руслу, имеющему заданную форму поперечного сечения аналогия между двухмерным движением газа и движением жидкости в канале прямоугольного сечения. Для пространственного потока газа такой аналогии пока нет. Не останавливаясь на первом, рассмотрим второй случай. [c.479]

Модель элементарной струйки используется также при изучении движения жидкости или газа в трубах и руслах конечных размеров, если в соответствии с поставленной задачей скорость может быть принята одинаковой во всех точках поперечного сечения при такой модели потока скорость будет изменяться только вдоль струйки, являясь функцией только одной координаты — расстояния вдоль оси струйки. Такие потоки называются поэтому одномерными. [c.56]

Для приближенного расчета движения жидкости или газа по тру бам можно отвлечься от весьма сложных деталей этого движения (об этом будет сказано в заключительных главах) и удовольствоваться следующей упрощенной схемой. Примем поток за одномерный, т. е. будем пренебрегать изменением величины и направления скорости, а также изменениями других элементов потока (давления, плотности, температуры и др.) по сечению, перпендикулярному к оси потока будем лишь учитывать изменение средних по сечениям величин и, р, р, 7" и др. в зависимости от координаты х, определяющей положение сечения вдоль оси трубы. Площадь сечения А будем считать заданной функцией х. Отвлечемся от сил трения внутри жидкости и жидкости о стенку, а также от теплопроводности иными словами, как повсюду в настоящей главе, будем считать жидкость идеальной. [c.198]

При рассмотрении газа как вязкой несжимаемой жидкости интегрирование системы уравнений движения и уравнения неразрывности может быть проведено лишь для некоторых частных случаев. В качестве примеров ниже указывается методика интегрирования этой системы уравнений для несжимаемой вязкой жидкости в двух случаях при установившемся пространственном ламинарном течении жидкости по цилиндрическому каналу круглого сечения или по зазору между стержнем и втулкой и при аналогичном течении жидкости по зазору между торцом сопла и заслонкой (см. рис. 23.4, а). В связи с особенностями рассматриваемых течений при выводах первоначально приходится учитывать изменение скорости вдоль каждой данной линии тока и нельзя сразу же приближенно считать, что течение подчиняется уравнению элементарной струи газа, как это иногда делалось ранее для одномерных потоков газа. В первом из рассматриваемых случаев решение доводится до квадратур (формула Пуазейля), во втором случае решение представляется в виде бесконечного ряда. Рассмотрим каждый из этих случаев. [c.462]

В этом и следующих параграфах мы будем применять общие дифференциальные уравнения одномерного потока, приведенные в 4 и 5 этой главы, к особенностям той или иной жидкости или газа. Чтобы описывать картину движения и исследовать течение жидкости или газа в пласте с учетом их физических свойств, следует придерживаться такого порядка. [c.61]

Течение газов (сжимаемых жидкостей) рассматривается с учетом ряда условий. Принимается, что газ лишен вязкости или влияние вязкости настолько мало, что им можно пренебречь. К массе газа не подводится тепло из окружающей среды и отсутствует обмен механической энергией. Поэтому процессы, сопутствующие течению газа, являются адиабатическими. Кроме того, в живых сечения потока распределение давления и скоростей течения принимается равномерным. Такая постановка задачи о течении газа называется одномерной. [c.115]

Анализ проводится для описанного выше одномерного движения двухфазного потока кольцевого типа в плоском канале (рис. 1). Для упрощения анализа движение фаз предполагается ламинарным. Уравнения Навье—Стокса для течения жидкости в пленке и пара (газа) в центре канала в проекциях на оси прямоугольных координат X я у имеют вид [c.165]

В двухфазном инжекторе происходят сложные процессы обмена количеством движения, тепло- и массообмена и фазовых переходов. Физические особенности этих процессов изучены еще недостаточно. Вместе с тем проведенные опытные исследования позволяют рассмотреть наиболее существенные свойства потоков газа и жидкости в инжекторе и их взаимодействие. В рамках одномерной схемы удается построить приближенную методику расчета аппарата. [c.267]

Одномерные установившиеся течения являются самым простым видом течений. При рассмотрении одномерных течений делают основное предположение о том, что параметры потока не меняются по поперечному сечению канала или что эти параметры осреднены по сечению. В связи с этим предполагают, что хотя площадь поперечного сечения канала и может меняться произвольным образом, однако достаточно плавно. Поэтому правильнее было бы говорить не об одномерной, а о квазиодномерной задаче. Значение одномерных задач для технических расчетов трудно переоценить, так как в них удается учесть все виды воздействий на поток подвод тепла, трение, подвод другого газа или жидкости, конденсацию, испарение, горение и т. д. Конечно, все полученные результаты будут приближенными, но они достигаются очень просто и обычно в целом достаточно хорошо согласуются с экспериментом. Отсюда не следует делать вывод о том, что вообще задачи могут быть удовлетворительно решены в одномерной постановке. [c.32]

При течении двухфазной жидкости характер потока во времени меняется, так как в процессе движения газо-жидкостная смесь совершает пульсирующие, колебательные движения. Поэтому все физические величины, определяющие движение, осредняются по пространственно-временным координатам. В таком же понимании употребляется термин установившееся движение . Поскольку в общем случае расход газа пли жидкости чере.з произвольное сечение трубы меняет свои значения в различные моменты времени, отклоняясь ог средних значений в ту или другую сторону, то для каждой формы течения имеется такой промежуток времени, в течение которого этот расход можно считать постоянным. В дальнейшем все величины, связанные с расходом, употребляются именно в этом смысле. Имея это в виду, примем следующие обозначения, опуская знаки осреднения II термин среднее (в тексте дается математическая конструкция пространственно-временного осреднения и осреднения по сечению потока в случае одномерного движения) [c.4]

Лучистый теплообмен разыгрывается на расстояниях, измеряемых длинами пробега излучения, которые обычно гораздо больше характерных длин для газовых процессов. Поэтому при рассмотрении структуры фронта можно исходить из уравнений гидродинамики идеальной жидкости, а скачок уплотнения рассматривать как математический разрыв, так же как и при изучении релаксационных процессов. Релаксацией для простоты также можно пренебречь и считать, что газ имеет постоянный показатель адиабаты. В этих предположениях уравнения гидродинамики для стационарного одномерного течения в волне в точности аналогичны уравнениям (1.15)—(1.18), с той лишь разницей, что в уравнении энергии добавляется член потока энергии излучения S и уравнение принимает форму [c.220]

Приближенный анализ течения газа или жидкости в трубах и каналах может быть выполнен методами гидравлики. При этом поток характеризуется средними по живому сечению канала скоростью, температурой, давлением и плотностью, изменяющимися в направлении движения. При изучении течения в каналах и трубах методами гидравлики исследуются изменения средних характеристик вдоль потока, что позволяет рассматривать реальное сложное течение как одномерное. В дальнейшем, рассматривая течение газа через вентилируемые аппараты, будем считать их установившимися и применим для их изучения методы гидравлики. [c.63]

Отметим, что в случае несжимаемого газа (жидкости) вся информация, касающаяся одномерного стационарного течения, практически содержится в одном кинематическом соотношении скорость потока и обратно пропорциональна площади поперечного сечения трубы А, давление л е вычисляется с помощью уравнения количества движения, [c.180]

В трещиноватых пластах также известны три вида простейших одномерных потоков прямолинейно-параллельный, плоско-радиаль-ный и сферически-радиальный. Аналогично тому как это делалось в главе IV, можно показать, чгго основное дифференциальное уравнение для одномерного потока жидкости и газа в изотропном трещиноватом пласте имеет вид [c.100]

Уравнения движения и сплошности одномерного потока жидкости с мелкодиспергированным в ней газом имеют форму [c.250]

В начале расчета определяют давление Рк в камере (или за питающими отверстиями для уплотнений без камер). При осесимметричном течении в зазоре р определяют из равенства суммы потоков жидкости или газа на входе в уплотнение (2ms и через питакнцие отверстия б о потоку на выходе из уплотнения (рис. 8.41) + Q o = Qma-Расходы Q , (2me вычисляют по формулам, аналогичным (8.5), (8.6) или (8.20). Течение газов через питающие отверстия считают одномерным изоэнтропийным, и расход Q o определяют по формуле [c.272]

Теория решеток возникла из работ Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина, в которых исследовалось действие турбин, воздушных винтов и разрезных крыльев. Сначала рассматривались и излагались, главным образом в работах по аэродинамике, некоторые простые задачи плоского движения невязкой несжимаемой жидкости, обобш ающие такие же задачи теории крыла. Одновременно и независимо от теории аэродинамических решеток развивалась гидравлическая (одномерная) теория турбин, начало которой было положено еще Л. Эйлером в 1754 г., причем возникали и разрешались отдельные задачи теории решеток, а также вихревых течений, близкие к задачам теории винта. В сороковых годах в связи с появлением, исследованиями и разработкой авиационных газотурбинных двигателей началось интенсивное развитие теории решеток как базы современной теории компрессоров и турбин. Основные результаты были получены школой Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина и связаны с Московским университетом, Центральным аэро-гидродинамическим институтом и Центральным институтом авиационного моторостроения (здесь следует еще упомянуть работы в области гидравлических и паровых турбин Ленинградского политехнического и Московского энергетического институтов, а также Центрального котлотурбинного института). На этом основном этапе развития теории гидродинамической решеткой стали называть любую находящуюся в потоке жидкости или газа кольцевую систему неподвижных или вращающихся лопастей турбомашины (гидравлической, паровой или газовой турбины, вентилятора, лопаточного компрессора или насоса). Определенная таким образом пространственная решетка включает, как различные частные случаи, одиночное крыло в безграничной жидкости, вблизи поверхности воды или земли биплан и полиплан гребной и воздушный винт плоскую и прямую решетки плоские, осесимметрдчные и пространственные трубы, каналы и сопла — фактически почти все объекты исследования прикладной гидрогазодинамики. С теоретической точки зрения задачи обтекания решеток представляют собой нетривиальное [c.103]

Цилиндрический бакалориметр для исследования жидкостей и газов по существу основан на методе коаксиальных цилиндров в нестационарном варианте. Поэтому ряд требований, предъявляемых этим методом,— условия соосности, одномерности теплового потока, отсутствие конвекции и т. д.— сохраняется и применительно к этому прибору. [c.24]

Построим теперь динамическую модель процесса абсорбции в насадочном аппарате, учитывающую продольное перемешивание фаз. В реальных аппаратах продольное перемешивание фаз объясняется рядом причин прежде всего различием скоростей движения фаз в разных точках аппарата и, кроме того, турбулентной диффузией фаз, уносом частиц одной фазы (например жидкости) потоком другой фазы (газа). Подробное теоретическое описание продольного перемешивания, учитывающее все перечисленные факторы, в настоящее время отсутствует. Для описания структуры потоков в аппарате обычно используют упрощенные модельные представления. Наиболее распространенными из них являются ячеечная и диффузионная модели. В данной книге для описания структуры потоков используем вторую из этих моделей, согласно которой перемешивание фаз в аппарате аналогично процессу диффузии. В диффузионных процессах при наличии градиента концентрации какого-либо вещества возникает поток этого вещества, называемый диффузионным потоком, который пропорционален градиенту концентрации. Поскольку процесс перемешивания аналогичен процессу диффузии, можно считать что и в насадочном аппарате возникает поток вещества определяемый законом Фика / = = —pZ)grad0, который в одномерном случае имеет вид / = [c.17]

Турбулентная структура потока рассчитьшалась по формуле Рейхардта для учета переменности свойств безразмерное расстояние от стенки т = V /32 Reg определялось по значениям р и д при Т .. Расчет обеспечивал сходимость найденной интегрированием среднемассовой энтальпии, полученной решением одномерного уравнения энерх ии. Было показано, что из-за высокой температуропроводности газа влияние нестационарной теплопроводности незначительно и существенно меньше, чем по экспериментальным данным (рис. 1.3). Аналогичные результаты дало численное решение данной задачи конечно-разностным методом при R n = 10 . ...3 10 , выполненное на БЭСМ-6. Для жидкостей из-за более низкой температуропроводности этот эффект более значителен, однако экспериментальные данные также расходятся с результатами расчета (рис. 1.4) [24]. [c.31]

Рассмотрим полностью развитый стационарный двухфазный двухкомпонентный адиабатный поток в горизонтальных трубах независимо от режима течения. В таком потоке градиент давления определяется величиной касательного напряжения на стенке Тст- Примем, что газ и жидкость движутся раздельно, причем физические параметры газовой и жидкой фаз не зависят от продольной координаты и времени. Рассмотрим одномерный поток, где в канодом сечении статическое давление постоянно, а газ и жидкость имеют не зависяш,ие от радиуса скорости и ii>2. Кроме того, допустим, что падение давления в каждой фазе может быть выражено в форме, аналогичной уравнению однофазного течения, а именно [c.62]

При дисперсно-кольцевом режиме течения жидкость движется в виде мелких капель в паровом ядре и пленки на стенке. Скорости и температуры капель, пленки и парового ядра в обш,ем случае отличаются суш,ествен-ным образом. Очевидно, что для описания дисперсно-кольцевого реншма течения необходимо использовать уравнения сохранения, запЕсанные в отдельности для каждой составляющей потока пленки, капель и газа (см. уравнения (2.7)). Для одномерного стационарного случая (см. схему [c.71]

В предыдущих разделах этой главы предполагалось, что капли, переносимые потоком пара или газа, движутся со скоростью потока. В действительности, в общем случае наблюдается рассогласование скоростей жидкой и газообразной фаз. Пусть, например, пар с капельками воды поступает в сопло. Пар расщи-ряется и ускоряется. Капельки увлекаются потоком, но имеют, естественно, меньшую скорость. В практических задачах, таких, например, как оценка скорости эрозии рабочих лопаток турбины, вызванной ударами капелек, необходимо знать величину рассогласования скоростей пара и жидкости за соплом. Рассмотрим задачу о разгоне капель потоком газа в одномерной постановке и будем пренебрегать тепло- и массообменом, которые мало влияют на закон распределения скоростей. [c.224]

Минимум скорости звука соответствует объемной концентрации газа а = 1/2. Для воды с пузырьками воздуха при обычных условиях давления р = 1 бар) этот минимум равен 20 м/с, т. е. примерно в 17 раз меньше скорости звука в воздухе (340 м/с) и в 75 раз меньше скорости звука в воде (1500 м/с). Суш,ественное отличие (а = 50 м/с) сохраняется и при 4% объемной концентрации воздуха. В цитированном обзоре Вийнгардена можно найти обобш,ения вышеуказанных формул скорости звука в газожидкостных средах, учитываюш,их разность скоростей жидкости и пузырьков газа, влияние неизотермичности процесса сжатия пузырька, наличия вязкости жидкости, частоты звуковых колебаний и других физических деталей процесса. Там Hie изложен метод расчета одномерного газожидкостного потока в сопле Лаваля и вопрос о распространении в газожидкостных сМесях возмуш,ений конечной интенсивности ). [c.106]

С помощью указанных представлений методы расчета плоского потока (соответствующие с = 0) обобщаются на случай течения в слое переменной толщины несжимаемой жидкости, а также и газа (при дозвуковых скоростях), если использовать метод последовательных приближений типа Рейли — Янцена. Расчеты существенно усложняются из-за более сложного вида основных элементарных течений и необходимости вычислять интегралы по площади, поэтому известные работы ограничены общими обсуждениями применения метода особенностей в потоке несжимаемой жидкости (С. В. Валландер, 1958 А. М. Гохман и Е. В. Н. Pao, 1965) и решениями (вихревым методом) прямой и обратной задач в простейших случаях h X (Л. А. Симонов, 1950, 1957) ж h = х (Н. Г. Белехова, 1958 К. А. Киселев, 1958 Б. С. Раухман, 1965), а также построением элементарных течений от решетки источников в слое h = х " (Ю. А. Гладышев, 1964) и решетки диполей в слое h ехр ix (В. А. Юрисов, 1964). Для расчета течений газа в пределах межлопаточных каналов развиты и практически применяются более простые численные и приближенные методы из них самый простой основан на осреднении потока поперек канала (по у) и сведении задачи к одномерной (Г. Ю. Степанов, 1962 [c.150]

Газированная жидкость представляет собой смесь жидкой и газовой фаз. Газ находится не только в свободном состоянии часть его растворена в жидком компоненте смеси. В пластовой нефти обычно содержится природный газ. Если давление в пласте выше давления насыщения нефти газом, то весь газ растворяется в нефти, а нефть называется не донасыщ енной. Задача об одномерном потоке такой нефти относится к ранее описанным гомогенным задачам. Если же пластовое давление ниже давления насыщения, то в процессе движения нефти в пласте из нее выделяется газ и образуется движущаяся смесь нефти и свободного газа - газированная нефть. По мере продвижения смеси в направлении снижения давления из капельно - жидкого раствора (жидкого компонента смеси) выделяется все новая масса газа. Выделяющийся из раствора газ присоединяется к движущемуся свободному газу, вследствие чего увеличивается часть порового пространства, занимаемого газом. Свободный газ становится все более подвижным и фазовая проницаемость породы для газа растет, а фазовая проницаемость для жидкой фазы уменьшается. [c.68]

Общее дифференциальное уравнение одномернного потока капельно-жидкой фазы, растворенного и свободного газа газированной жидкости. [c.79]

Знание критического расхода необходимо для расчета струйных аппаратов, в которых рабочим телом являются адиабатно-вскипающие жидкости (при анализе аварийных режимов в ЯЭУ, в транзитных трубопроводах при теплоснабжении от ядерных источников энергии, при трубопроводном транспорте сжиженного газа, в геотермальной энергетике, в ракетной и криогенной технике и во многих других практически важных случаях, которые достаточно подробно описаны в [55]). Признаками, характеризующими момент достижения кризиса течения в канале, являются достижение максимального критического расхода, критической скорости истечения (равной локальной скорости звука) в критическом сечении канала, установление в этом сечении давления, отличного от противодавления и не зависящего от него (стащюнарное положение волны возмущения в критическом сечении). Реализация любого из этих признаков в одномерном газовом потоке служат необходимым и достаточным условием установления критического режима течения. При истечении вскипающих потоков установление максимума расхода, так же как и стационарное положение волны возмущения в критическом потоке, являются необходимыми условиями, но недостаточными для достижения кризиса течения в традищюнном его понимании, так как в широком диапазоне противодавлений давление в критическом сечении, отличаясь от противодавления, не остается от него не зависящим. Это обстоятельство объясняется тем, что в одномерном двухфазном потоке скорость звука определяется не только параметрами среды, но и степенью завершенности обменных процессов в самой волне возмущения. [c.162]

Прямые скачки уплотнения в газах. Выше было показано, что непрерывное двил<ение сжимаемой жидкости, в котором удовлетворяются условия неразрывности и адиабатичности и уравнение количества движения для невязкой жидкости, является изэнтропическим. Замечено, однако, что при движении реальных жидкостей в трубах могут происходить резкие изменения давления, плотности, температуры и скорости, конечные по величине. Такие разрывы параметров течения, называемые ударными волнами, не могут быть объяснены IB рамках теории изэнтропичеокого движения. Рассмотрим одномерный контрольный объем, включающий в себя стационарный разрыв (скачок уплотнения), нормальный к направлению движения потока (рис. 14-23). Характеристики течения до скачка уплотнения обозначим индексом 1, а течения за скачком уплот- [c.363]

Уравнение неразрывности. Рассмотрим канал, в котором движение сжимаемой жидкости можно считать одномерным и установившимся. Сечениями О—О и 1—J, перпендикулярными направлению местной скорости потока, выделим участок канала (рис. 2.1). На основании закона сохранения массы и условия неразрывности течения для установившегося движения можно считать, что масса газа, поступившая в выделенный участок канала через сечение О—О, равна Ma te газа, вытекающей через сечение 1—1 в единицу времени, т.е. Gq = Gj- При нарушении этого равенства между сечениями О—О 40 [c.40]

В гл. 10 описываются некоторые общие закономерности, связанные с распространением волновых или квазиволновых процессов. Рассматривая с позиции теории поля и теории цепей эти процессы, автор показывает, что существует определенное физико-математическое единство в распространении одномерных электромагнитных волн субмиллиметрового диапазона в среде без потерь и в проводящей среде с тепловыми потоками и продольными акустическими волнами в газах и жидкостях. Так, например, процессы передачи с помощью микроволновых тепловых процессов в жидкости будут аналогичны процессам передачи при частотах субмиллиметрового диапазона в металлах. В конце главы приведены цепи-аналоги для исследуемых процессов, которые могут использоваться для непосред-ственного моделирования на аналоговых вычислительных машинах. [c.13]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...