Вихревое движение вязкой жидкости

ВИХРЕВОЕ ДВИЖЕНИЕ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ 531 [c.537]

Вихревое движение вязкой жидкости. [c.537]

ВИХРЕВОЕ ДВИЖЕНИЕ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ 539 [c.539]

Характерным, отличительным признаком пограничного слоя во всех случаях является непременное существование двух граничащих друг с другом областей различных по природе движений вихревого движения вязкой жидкости в пограничном слое и безвихревого движения идеаль- ной жидкости во внешней области. При малых рейнольдсовых числах такое разделение областей было бы невозможным. [c.557]

Пространственному движению в пограничном слое обязательно соответствует некоторое вторичное течение в основном потоке, которое может быть найдено, если известно движение в пограничном слое. Для этого следует применить известное свойство вихревого движения жидкости (которым в данной задаче воспользовался Н. Е. Жуковский) движение вязкой жидкости в каждый момент времени можно рассматривать как движение идеальной жидкости при наличии известной завихренности в пограничном слое у твердых границ потока. При этом в отличие от описанных ранее вихревых моделей движения используется только одно условие сохранения вихря в каждый момент времени (вторая теоре 5а Гельмгольца) возникновение же и развитие вихрей объясняется трением жидкости в пограничном слое. В силу установленного пространственного характера пограничного слоя вихревые линии в нем не перпендикулярны ю скоростям внешнего потока, чему и соответствует вторичное течение, подобное указанному на рис. 148, б. [c.443]

Таким образом, задачу обтекания тела вязкой жидкостью при большом числе Re можно разделить на три значительно более простые задачи 1) задачу обтекания тела потенциальным потоком пользуясь тем, что пограничный слой очень тонок) 2) задачу о движении вязкой жидкости в тонком пограничном слое 3) задачу о движении в вихревом, следе (в почти параллельном по-токе). [c.148]

Рассмотренные теоремы определяют основные свойства вихревых движений идеальной жидкости. В вязкой жидкости эти движения являются преобладающими, и здесь мы сталкиваемся как с непрерывным распределением завихренности, так и с дискретными вихревыми трубками и вихревыми образованиями. Закономерности вихревого движения, установленные на основе модели идеальной жидкости, позволяют объяснить и многие особенности течения вязкой жидкости. Часто для этого достаточно использовать результаты решення задачи о движении жидкости в круговом вихревом цилиндре и в его окрестности. [c.97]

Далее, остановимся на большом исследовании А.А. Саткевича Натуральные координаты гидродинамики управляемого руслом потока (Записки гос. гидролог, инст. Т. I, 1926). Здесь движение вязкой жидкости, непрерывное не только для распределения скоростей, но и для распределения вихрей (что является характерным для движения, управляемого руслом), автор изучает при помогци криволинейных координат, причем за координатные линии выбирает 1) линии тока, 2) вихревые линии, 3) линии, нормальные к первым двум семействам. [c.159]

ВИХРЕВОЙ ХАРАКТЕР ДВИЖЕНИЯ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ [c.294]

Сила L перпендикулярна к скорости V и является подъемной силой, а сила D —силой сопротивления. Точность этих результатов тем лучше, чем больше радиус с( ры S. Они представляют собой обобщение теоремы Кутта — Жуковского для невязкой жидкости и формулы Филона ) для плоского движения вязкой жидкости. Здесь Г —векторная циркуляция по поверхности 2, обусловленная скоростью qt, а / — приток жидкости в вихревой след, обусловленный скоростью q4. [c.560]

В гл. 3 были установлены признаки потенциального движения. Следует отметить, что движение, строго соответствующее условиям безвихревого (потенциального) движения, в природе и технике отсутствует. Но в ряде случаев можно применить понятие потенциальное движение, условно идеализируя реально происходящее движение вязкой жидкости. Во многих задачах значительная часть области, занятой движущейся жидкостью, находится в условиях практически безвихревого движения. При обтекании твердых тел реальной жидкостью всю область движения делят на две тонкий пограничный слой, примыкающий непосредственно к телу, и внешнюю область, где пренебрегают силами вязкости и движение считают потенциальным. Как будет показано ниже, движение жидкости через оголовок водослива и из-под затвора при больших скоростях также можно считать потенциальным. Движение вязкой жидкости в пористой среде, если рассматривать индивидуально поровые каналы, является вихревым, с уменьшающимися к стенкам местными скоростями в каждом поровом канале. Но, рассматривая осредненное по пространству, как было указано в гл. 27, движение (при линейном законе фильтрации), справедливо можно считать его потенциальным. [c.558]

Обобщение уравнений Гельмгольца. В главе V части первой при рассмотрении вихревых движений в идеальной жидкости были выведены уравнения Гельмгольца. Смысл этих уравнений заключается в том, что они дают возможность количественного учёта изменений, происходящих с вихрями. Выше было отмечено, что громадное большинство движений вязкой жидкости является движениями вихревыми. Понятно поэтому то большое значение, которое должны иметь в случае вязкой жидкости уравнения, аналогичные уравнениям Гельмгольца. К выводу этих уравнений, протекающему совершенно аналогично случаю идеальной жидкости, мы теперь и приступим, причём мы предположим для определённости, что имеем дело с вязкой несжимаемой жидкостью, находящейся под действием массовых сил, имеющих потенциал. Тогда основные уравнения гидромеханики даются формулами (5.4), первая из которых имеет вид [c.403]

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 работе представлена также общая теория стационарных движений динамической системы с группой симметрии. Изложены специфические для стационарных движений определения устойчивости и неустойчивости. При этом консервативность системы не предполагается, так что результаты применимы не только к различным режимам вихревых течений идеальной жидкости, но и, например, к движениям вязкой жидкости. [c.239]

Обсудим теперь вопрос о применимости такого члена в жидкой фазе. В задачах фильтрации учитывать неоднородность жидкости, по мнению авторов, - излишнее усложнение. Однако, при движении вязких жидкостей в трубах, в особенности для вихревых движений жидкостей с немалыми числами Рейнольдса, учет таких членов, по видимому, необходим. [c.270]

Рассмотрим это явление на простейшем примере движения в поле прямолинейной одиночной вихревой нити (плоская задача), которая в начальный момент характеризуется циркуляцией Гд. Если бы эта нить существовала неопределенно долго при / > 0, то это поле скоростей сохранялось бы так же, как при вращении цилиндра в вязкой жидкости. Предположим, что в момент ( [c.336]

Скорость осаждения капли жидкого металла в вязкой среде отличается от скорости осаждения твердого шарика того же радиуса, определяемой уравнением Стокса. Причиной этого является наличие тангенциальной скорости частиц жидкой капли на границе раздела капля—среда [115]. В падаюш,ей калле возникает вихревое движение жидкости, вызываюш,ее в нижней части капли перемещение частиц из середины капли к ее поверхности, а в верхней части — от поверхности к внутренним слоям. [c.84]

Такое поле может одинаково существовать как в идеальной, так и в вязкой жидкости. В самом деле, движение это безвихревое, а следовательно, повсюду вокруг вихревой линии 2 = 0 уравнения вязкой жидкости при этом не отличаются от уравнений идеальной жидкости, а единственное граничное условие F —о при г —оо одинаково выполняется в обоих случаях. Разница лишь в том, что в идеальной жидкости, где нет диссипации энергии за счет работы сил внутреннего трения, такой вихрь не диффундирует в толщу всего объема жидкости и может сохраняться бесконечно долго, поддерживая указанное установившееся круговое движение частиц без притока энергии извне в вязкой же жидкости для поддержания такого движения необходимо сообщение энергии от источника завихренности, например от вращающегося в жидкости тонкого цилиндра, а если такой источник исчезнет, то постепенно затухнет и движение жидкости. [c.432]

В рамках схемы идеальной жидкости функция шСг] ) может быть совершенно произвольной. Поэтому для ее определения необходимы дополнительные предположения. Мы допустим, что вихревое движение в зоне отрыва можно рассматривать как предельное течение вязкой жидкости, когда вязкость устремлена к нулю. Для стационарного течения вязкой несжимаемой жидкости действует уравнение Гельмгольца [c.155]

Известно несколько теорий вихревого движения вязкой жидкости [27]. Все они признают, что размер сердечника вынужденного вихря возрастает со временем. Некоторые теории экстраполируют обратно к свободному вихрю без сердечника в нулевой момент времени. В этом случае создается растяжение, достаточное для разрыва жидкости, так что при благоприятных в остальном условиях это привело бы к образованию сердечника из пузырей. Такой сердечник обычно наблюдается при работе морских винтов [28]. Если жидкость далека от насыщения газом или паром, то возникающие в центре вихря мельчайщие полости будут вновь разрущаться, образуя часть сердечника вихря. [c.22]

Кепльмаи Н. Э. О некоторых свойствах уравнений, описывающих вихревое движение вязкой жидкости, нестациоиарные проблемы гидродинамики Ц Сб. иауч. трудов Ин-та гидродинамики СО АН СССР.— 1982.— Вып. 58.— С, 60—72. [c.325]

Рассмотрим движение вязкой жидкости вблизи твёрдой стенки. Под действием сил вязкости слои жидкости по мере приближения к стенке постепенно подтормаживаются и на самой стенке прилипают к ней. Эта область вихревого движения вязкой жидкости, расположенная около обтекаемого тела, называется пограничным слоем. Условно грапипей пограничного слоя принято считать ту линию, на которох скорость отличается от местной скорости внешнего потока па один пропент. Пограничный слой при больших числах В имеет очень малую толщину по сравнению с размерами тела. Так, например, на крыле самолёта с хордо11 1,5 — 2 м эта толщина равна нескольким сантиметрам. [c.199]

Успешно решены также ми. -задачи о вихревых и волновых движениях идеальной жидкости (о вихревых нитях, слоях, вихревых цепочках, системах вихрей, о волнах на поверхности раздела двух жидкости , о капиллярных волнах и др.). Развитие вычислит, методов Г. с использованием ЭВМ позволило решить также ряд задач о движении вязкой жидкости, т. е. получить в нек-рых случаях решения полной системы ур-ний (1) и (2) без упрощающих предположений. В случае турбулентного течения, характеризуемого интенсивным перемешиванием отдельных. элементарных объёмов ж идкостк и связанным с этим переносом массы, nir-пульса и теплоты, пользуются моделью осредпсппого по времепи движе1Н1я, что позволяет правильно описать осн. черты турбулентного течения жидкости и получить важные практнч, результаты. [c.466]

Наконец, Стокс исследовал случай неустановившегося движения вязкой жидкости, когда общие уравнения вырождаются в уравненйе теплопроводности для единственной ненулевой компоненты скорости движения. Развитие этого направления принадлежит Рэлею ° и связано с первыми исследованиями диффузии вихрей в вязкой жидкости (и устойчивости ламинарного движения). К сочинению Стокса 1851 г. восходит и исследование диссипации энергии в вязкой жидкости, развитое позже Рэлеем. Отметим еще связанную с обоими затронутыми вопросами работу Д. К. Бобылева , исследовайшего роль вязких сил в вихревых движениях жидкости. [c.70]

Заметим, что в задаче обтекания постоянство вектора V, является обязательным [134] в отличие от постановок для вихревого движения идеальной жидкости, когда па бесконечности допустимо задание неоднородного поля скорости. Некоторый промежуточный вариант — внутренняя задача в неограниченной области, например задача о течении жидкости в бесконечной трубе. В этом случае вопрос о концевых условиях далеко не тривиален, хотя для ламинарных движений естественно считать, что на концах (имеющих разные сечения) асимптотически должны быть заданы нуазейлевы режимы. Частным случаем задачи в бесконечной области является проблема вязких струй, которая в обобщенной форхмулировке может быть поставлена следующим образом. На сфере единичного радиуса или иа другой ограничепиой поверхности дано произвольное поле вектора скорости. Требуется найти стационарное решение Ьне этой сферы, сопрягающееся с покоем на бесконечности. Теории вязких струй посвящена обширная литература [7, 26, 96]. Эта проблема подробно обсуждается в настоящей монографии. [c.11]

Теория пограничного слоя показала нам, что при движении твёрдого тела в вязкой жидкости при больших числах Рейнольдса возможен при известных условиях отрыв от тела вихрей. Мы уже указывали на большое значение этого обстоятельства для обоснования тех схем движения тела в идеальной жидкости, в которых существенное значение имеет наличие вихрей или вихревых слоёв (как. например, схема вихревых дорожек Кармана). Однако во всех таких схемах имеется известная доля произвола. Чтобы избавиться от этого произвола, следовало бы, рассматривая движение какого-либо тела в жидкости, решить такую задачу проинтегрировать точные уравнения гидромеханики вязкой жидкости, а затем в полученных интегралах перейти к пределу, устремив к нулю. Ничто не заставляет нас ожидать, что при этом получится как раз движение тела в идеальной жидкости, так как мы многократно уже указывали на то, что различный характер движений в вязкой и идеальной жидкостях определяется не только и не столько различием вида уравнений, сколько различием граничных условий. Задача в таком виде была поставлена Осееном, который в своих исследованиях сделал и первые шаги к её разрешению, совершив предельный переход для упрощённой системы уравнений движения вязкой жидкости. [c.632]

Большой интерес представляют исследования Уайта [21] Дина [22], Гриндлея и Гибсона [23], Тейлора [24], Лехнера [25] Нипперта [26] и др. по изучению самого механизма циркуляцион ного движения вязкой жидкости. В этих исследованиях показано что возникают вторичные циркуляционные течения и увеличи ваются потери потенциальной энергии на преодоление возникаю щих в потоке вихревых сопротивлений. [c.21]

Применение полученных в работе уравнений движения вязкой жидкости иллюстррфуется на примерах известных задач (например, течения Пуазейля), решения которых были найдены ранее. Одновременно рассматривается относительно новая задача расчета вязкого течения -торцевое течение на безграничной плоскости. Такое течение является вторичным и возникает при торможении вихревой трубки при контакте ее торца с плоскостью. В предположении о сплошном характере этого течения такая задача имеет известное точное решение для малых чисел Рейнольдса [8, 9]. [c.8]

Пример 91. Гидравлический демпфер. Разберем движение груза, подвешенного на пружине, при наличии тормозящего приспособления — демпфера, или катаракта. Демпфирование может осуществляться различными механическими, в частности гидравлическими, электромагнитными (например, вихревыми токами Фуко) и другими способами. Гидравлический демифер (рис. 259) представляет собой закрытый цилиндр С с поршнем Я, соединенным жестким стержнем 5 с телом М. В цилиндр налита вязкая жидкость при движении груза и связанного с ним поршня жидкость перетекает из одной части цилиндра в другую через перепускные трубки К (которых мо кет быть несколько) или непосредственно через просверленные в поршне отверстия. [c.86]

Чтобы выяснить особегпюсти обтекания тела вязкой жидкостью, вернемся к уже рассмотренному случаю обтекания цилиндра невязкой жидкостью и посмотрим, какие изменения в эту картину должны внести силы вязкости. В набегающем потоке (рис. 326) картина будет такой же, как и при обтекании цилиндра невязкой жидкостью, т. е. аналогичная изображенной па рис, 324. Однако при дальнейшем течении жидкости от точки А к точкам А и А", вследствие действия сил вязкости в пограничном слое, частицы жидкости, идущие из области АА и АА", теряют скорость и приходят в области jB и С с меньшими скоростями, чем в случае отсутствия сил вязкости. Потеря скорости на участках АА и А А" приводит к тому, что поток, обтекающий цилиндр, не может проникнуть в области D D и D"D. В результате вблизй точек D и D" происходит отрыв потока от поверхности цилиндра. В этом и заключается существенное изменение картины обтекания цилиндра, вносимое силами вязкости. В отличие от невязкой жидкости, полное обтекание цилиндра вязкой жидкостью оказывается невозможным. Позади цилиндра образуется область, в которую потоки, обтекающие цилиндр, не проникают и в которой движение жидкостей носит совсем особый характер —возникают вихревые [c.547]

Распространение завихренности или, что то же самое, диффузия вихря, в условиях турбулентного движения несжимаемой вязкой жидкости представляет собой достаточно трудную задачу, вследствие чего естественно начать рассмотрение с одномерного случая. Известная задача о диф( )узии прямолинейной вихревой нити в потоке несжимаемой жидкости не является при турбулентном движении жидкости одномерной из-за зависимости коэффициента турбулентной вязкости 1 от расстояния от стенки, вследствие чего приходится ограничиться рассмотрением диффузии вихря в обтекающем бесконечную пластину турбулентном потоке. [c.646]

Рассмотрим это явление на простейшем примере движения в поле прямолинейной одиночной вихревой нити (плоская задача), которая в начальный момент характеризуется циркуляцией Го. Если бы эта нить существовала неопределепио долго при t > О, то это поле скоростей сохранялось бы так же, как при вращении цилиндра в вязкой жидкости. Предполол<им, что в момент i = О действие нити исчезает. Возникает неустановившееся движение, которое мы и исследуем. [c.301]

Тормозящее действие поверхности сферы вызывает появление вращательного движения жидкости — вязких вихрей, как это схематически показано на рис. 5.3. Количественной характеристикой вихревого движения служит вектор со = rot и. Осесимметричность тече- [c.192]

В постановке и решении ряда задач аэродинамики, в частности для схематизации движения воздуха и его действия на тела, немаловажную роль ыграли различные гидродинамические модели [26] При этом большую роль сыграли ударная теория сопротивления И. Ньютона (1686 г.), теория идеальной несжимаемой жидкости, разработанная Д. Бернулли (1738 г.) л Л. Эйлером (1769 г.), теория вязкой несжимаемой жидкости, созданная А. Навье (1822 г.) и Дж. Г. Стоксом (1845 г.), теория струйного обтекания тел, развитая Г. Гельмгольцем (1868 г.), Г. Кирхгофом (1869 г.), а в дальнейшем Рэлеем (1876 г.), Д. К. Бобылевым (1881 г.), Н. Е. Жуковским (1890 г.), Дж. Мичеллом (1890 г.), А. Лявом (1891 г.). Особое значение для становления аэродинамики имели работы Г. Гельмгольца, заложившего основы теории вихревого движения жидкости (1858 г.). В начале XIX в. появились понятия подъемной силы (Дж. Кейли) и центра давления. Дж. Кейли впервые попытался сформулировать основную задачу расчета полета аппарата тяжелее воздуха как определение размеров несуш,ей поверхности для заданной подъемной силы [27, с. 8]. В его статье О воздушном плавании (1809 г.) предложена схема работы плоского крыла в потоке воздуха, установлена связь между углом атаки, подъемной силой и сопротивлением, отмечена роль профиля крыла и хвостового оперения в обеспечении продольной устойчивости летательного аппарата я т. п. [28]. Кейли также занимался экспериментами на ротативной маши-де. Однако его исследования не были замечены современниками и не получили практического использования. [c.283]

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]

Наибольший объем занимают вопросы течения идеальной (невязкой) жидкости через решетки, которые имеют не только большое методическое, но и непосредственное практическое значение для приложений. Достаточно отметить, что потери кинетической энергии действительного потока вязкого газа решетки современных турбомашин (по сравнению с кинетической энергией соответствуюшего потока идеальной жидкости) очень редко достигают 20%, а для самых совершенных машин не превосходят 4—5%. Основная часть этих потерь оценивается теоретически с использованием результатов исследования течения идеальной жидкости. Кроме того, влияние вязкости при течении в решетках турбомашин косвенно учитывается в специальных вихревой и струйной моделях движения идеальной жидкости, а также путем применения теории пограничного слоя и различных полуэмпирическнх формул. [c.7]

Пересечение скачков. Два последовательных поворота стенки LB D (рис. 5.16,а) на угол б приводят к образованию двух косых скачков ВК и СК, причем ip2> pi, так как после первого скачка скорость Я,2<Я,ь В результате скачки пересекаются в точке К. За точкой пересечения оба скачка сливаются в один скачок KF, так как выше точки К углы меняются в обратном направлении угол ра уменьшается (второй скачок попадает в область, где Я]>Я,2), а угол Pi возрастает (первый скачок располагается за вторым). Линия тока, пересекающая систему двух скачков, деформируется, поворачиваясь в точках Ь и d на угол б при пересечении скачков скорости потока ступенчато падают, а давления растут. Отметим, что области 3 я 4 разделены слабой волной разрежения или слабым скачком уплотнения KL, при пересечении которого поток приобретает давление pi=p z. Характерно, что скорость за скачком KF всегда меньше скорости за скачком СК (Я4<Яз) отсюда следует, что линия КН является линией тангенциального разрыва скорости. В вязкой жидкости вдоль КН развивается вихревое движение. [c.135]

При течении вязкой жидкости на поверхности профиля образуется пограничный слой, в котором концентрируются потерн кинетической энергии, обусловленные трением. На диффузорных участках канала может происходить отрыв пограничного слоя. Дпффузорные участки в зависимости от формы профиля могут возникнуть внутри канала появление таких областей неизбежно на входных и выходных кромках профиля. На выходной кромке всегда происходит отрыв потока, поэтому в образующейся закромочной зоне движение вихревое. В результате давление за выходными кромками оказывается пониженным. На некотором расстоянии за кромками происходит выравнивание потока, сопровождающееся изменением статического давления, угла выхода потока и скорости. При выравнивании потока за решеткой возникают потери кинетической энергии, составляющие вторую часть профильных потерь в решетках (кромочные потери). Профильные потери характеризуют плоскую решетку. В прямой решетке конечной высоты и в кольцевой решетке образуются дополнительные потери, связанные со вторичными течениями у концов лопаток (концевые потери) и с веерностью решетки. [c.295]

То обстоятельство, что при Fr 4 сопротивление не меняется ни от вязкости компонентов, ни от скоростей смеси, а зависит главным образом 0J газосодержания, находит, по-видимому, объяснение в пульсациях скоростей и давления. Наличие в потоке жидкости газовой фазы создает условия для появления макропульсаций в отличие от микропульсаций в потоке гомогенной жидкости, вызываемых вихревым движением. Макропульсации усиливают турбулентность настолько, что вязкие касательные напряжения в ядре потока становятся значительно меньше турбулентных и пульсационных при Fr 4. [c.180]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...