Волны в телах, погруженных в жидкость

ВОЛНЫ в ТЕЛАХ, ПОГРУЖЕННЫХ В ЖИДКОСТЬ [c.284]

Определение волнового движения жидкости, порожденного начальным импульсивным давлением в соединении с начальным изменением горизонтальной поверхности жидкости, составляет содержание основной задачи теории волн — задачи Коши — Пуассона. Наряду с задачей Коши — Пуассона большое значение в этой теории имеет исследование тех волновых движений, которые образуются при неустановившемся движении твердых тел, погруженных в жидкость или перемеш аюш ихся по ее поверхности. [c.534]

Разрушая поверхность погруженного в жидкость твердого тела, кавитационные ударные волны удаляют прежде всего находящиеся на ней посторонние пленки и загрязнения. На этом основана широко применяемая в промышленности ультразвуковая очистка различных материалов и изделий. Ультразвуковое облучение расплавленных металлов позволяет, например, влиять на процесс роста кристаллов и получать отливки с мелкокристаллической структурой. [c.246]

При движении тела по свободной поверхности жидкости или тела, не вполне погруженного в жидкость, помимо этого возникает особый вид сопротивления — так называемое волновое сопротивление, причина которого — образование волн, вызванных движением тела. [c.121]

Удар и проникание оболочек в несжимаемую жидкость. При небольших скоростях погружения (V q) деформируемых тел (оболочек) в жидкость через ее свободную поверхность влияние сжимаемости жидкости сказывается только в самый начальный момент времени (пока волна сжатия не вышла за пределы тела). Для тел вращения, которые не имеют плоских границ, этот период очень мал. В этом случае движение жидкости будет описываться уравнением Лапласа [c.400]

Иначе обстоит дело при испытаниях моделей, частично погруженных в воду, например при испытании в гидроканале моделей корпусов кораблей, лодок гидросамолетов, глиссеров и т. д. Кроме явлений, которые имеют место при движении тела внутри жидкости (образование пограничного слоя, вихрей и т. д.), здесь возникают специфические явления, связанные с наличием свободной поверхности воды. Они заключаются в том, что при обтекании передней части тела вода поднимается выше уровня, который она имеет в спокойном состоянии, за телом—опускается ниже этого уровня (фиг. 232). Вследствие этого за кормой тела распространяются по поверхности воды волны, которые представляют собой периодические вертикальные движения частиц воды, происходящие под действием силы тяжести. Работа, затрачиваемая на образование волн, представляет собой работу так называемого волнового сопротивления. Так как для моделей судов, лодок гидросамолетов и т. п. волновое сопротивление [c.584]

Коэффициент отражения тем меньше, чем ближе показатели преломления граничащих сред. При м, = 2 отражение вообще отсутствует. Можно, например, так подобрать смесь бензола с сероуглеродом, чтобы ее показатель преломления был таким же, как у стекла. Тогда отражение исчезает и граница между стеклом и жидкостью становится незаметной жидкость с погруженными в нее кусочками стекла становится оптически однородной. Это явление используют в минералогии для измерения показателя преломления прозрачных образцов неправильной формы. Свет должен быть по возможности монохроматическим, так как жидкость и погруженное в нее тело обычно обладают различной дисперсией если их показатели преломления для какой-то длины волны совпадают, то для других длин волн совпадения уже не будет. [c.150]

В большинств е задач аэродинамики приходится учитывать влияние сил вязкости, т. е. соблюдать подобие по числу К (при больших скоростях движения следует учитывать также сжимаемость жидкости, о чем будет сказано ниже). Подобие по числу Е необходимо соблюдать в тех случаях, когда рассматривается, например, движение в тяжелой жидкости частично погруженного в нее тела. С такого рода движением встречаются при испытаниях моделей гидросамолетов, глиссеров, катеров и пр. в гидроканале. При протаскивании модели на поверхности воды образуются волны, порождающие так называемое волновое сопротивление. В задачах этого рода действием силы тяжести на образование волн пренебречь нельзя и приходится учитывать подобие по числу Е. [c.218]

Существенное влияние на деформирование конструкции может оказать ее взаимодействие с окружающей средой. Выяснению роли внешней среды применительно к нестационарным деформациям пластины и круговой цилиндрической оболочки, погруженных в идеальную сжимаемую жидкость, посвящена глава VI. Кроме того, в этой главе рассмотрена задача о перемещении деформируемого тела под действием волны давления ( 52). [c.6]

В этой главе будем рассматривать влияние окружающей среды—идеальной сжимаемой жидкости — на распространение нестационарных волн в упругом теле. Реакция идеальной жидкости возникает в том случае, если при деформациях тела нормальные перемещения его поверхности, соприкасающейся с жидкостью, не равны тождественно нулю. Существует класс задач, когда взаимодействия с жидкостью не возникает. Это — распространение сдвиговых волн, поляризованных параллельно поверхности тела (волны 8Н). Например, при кручении кругового цилиндра, когда его поверхность лишь поворачивается не меняя положения в пространстве (см. 41), деформации цилиндра не зависят от того, погружен он в идеальную жидкость или находится в пустоте. [c.284]

При погружении в воду жестких тел с начальной скоростью Vo с сжимаемость жидкости необходимо учитывать в основном Б тех случаях, когда тело вступает в контакт с жидкостью одновременно по всей поверхности (пластина, диск) или скорость расширения границы смоченной поверхности тела v больше скорости звука в жидкости с. Для затупленных тел (в плоском или осесимметричном случае) скорость движения границы контакта тела с жидкостью имеет порядок Vo/tg Р (Р — угол между горизонтальной поверхностью жидкости и касательной к телу на границе его контакта с жидкостью). При uo/tgP > с образуется ударная волна, которая отгораживает область возмущенного движения от покоящейся жидкости (сверхзвуковой случай). В линейной постановке плоская и осесимметричная задачи о погружении в сжимаемую жидкость затупленных тел рассматривались в [57, 58, 138]. В нелинейной постановке задача об ударе затупленным телом по поверхности жидкости исследовалась в [59 ]. [c.100]

Как уже указывалось в 13, при погружении затупленных тел в идеальную слабо сжимаемую жидкость (Ьо/с 1) различают два основных случая первый соответствует моментам времени, когда ударная волна еще не оторвалась от поверхности тела (сверхзвуковой случай) второй соответствует моментам времени, [c.104]

При погружении тела на границе области заблокированной жидкости формируется уходящая осесимметричная нестационарная внутренняя волна [17]. После прохождения нижней точки поворота траектории ранее заблокированная жидкость отрывается от тела и начинает деформироваться под действием внутренних волн (волновое движение охватывает опережающее возмущение, которое по инерции некоторое время продолжает движение вниз - фиг. 1, б). При этом практически одновременно по всей длине границы опережающего возмущения входят в соприкосновение частицы жидкости с различных горизонтов - более легкие на оси движения и более тяжелые на гребне окружающей внутренней волны. В этой фазе нестационарные внутренние волны осесимметрично сжимают заблокированную жидкость под телом и вытягивают ее по вертикали. [c.44]

Этот способ, относяш,ийся как к установившимся движениям, так и к периодическим движениям, состоит в добавлении к действующей силе тяжести некоторых диссипативных сил, пропорциональных скоростям частиц жидкости. Такие силы уничтожают своим воздействием свободные волны, и жидкость получает движение, вызванное лишь периодическими поверхностными силами или погруженным телом. [c.260]

Особое место при решении задач о генерации нелинейных волн погруженным телом принадлежит численным методам (см. обзор в [10]). Широкое распространение в этой области получил метод интегральных уравнений, разработанный в [И] и состоящий в следующем. Формулируется краевая задача, содержащая в качестве неизвестных потенциал скорости жидкости и функцию, описывающую форму свободной поверхности. Нелинейные уравнения, соответствующие граничным условиям, разлагаются в ряд Тейлора относительно невозмущенного уровня свободной поверхности, члены порядка выше первого опускаются. Таким образом, граничные условия вьшолняются приближенно. При помощи данного метода решены задачи о движении профиля под углом атаки [12] и эллиптических контуров [13, 14]. Распространение метода на случай движения крылового профиля над границей раздела водной и воздушной сред проведено в [15]. Другое интересное приближение выполнено в [16] для решения задачи о циркуляционном обтекании кругового цилиндра потоком жидкости при наличии свободной поверхности. Полученное решение переходит в точное при стремлении числа Фруда к бесконечности. [c.127]

Возмущения (ударные волны), опережая в своем движении тело, будут многократно отражаться от плоскости симметрии лепестка и плоскости симметрии течения, не выходя за пределы двухгранного угла (тг/п). Это обстоятельство делает возможным изучение качественной картины интерференции волн в зазоре между лепестками на примере погружения плоского профиля (клина) в вертикальный канал заданной ширины. Решение этой задачи получено в п. 2 на основе обобщения известных результатов о проникании тонкого профиля в сжимаемую жидкость со свободной поверхностью. Третий пункт содержит решение задачи о входе клина в канал со слоем жидкости конечной толщины. Наконец, в п. 4 дается способ построения решения для начального этапа входа пространственного тела со звездообразным поперечным сечением, имеющим четное число лепестков п. [c.274]

В связи с движением тел в жидкости возникают кавитационные задачи различных типов. К наиболее распространенным относятся 1) стационарные задачи, 2) задачи о нестационарных кавернах, которые образуются, например, на двилсущихся телах при пересечении поверхности раздела между газообразной атмосферой и жидкостью, и 3) задачи, связанные с недостаточной глубиной погружения тела, в которых существенное влияние оказывают волны на свободной поверхности. [c.587]

ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ в тяжёлой жидкости-— одна из составляющих сил сопротивления жидкости движению тела. При движении тела по поверхности жидкости или около поверхности раздела жидкостей разной ллотности на этнх поверхностях образуются системы гравитац. волн (см. Волны на поверхности жидкости. Внутренние волны), изменяющие распределение давлений жидкости по поверхности тела по сравнению с распределением, к-рое было бы при движении тела в безграничной жидкости. Результирующая вызванных волнами сил давления, направленная противоположно движению тела, представляет собой силу В. с. Работа, затраченная при движении тела на преодоление В. с., превращается в энергию волн. Величина В. с. зависит от формы тела, глубины его погружения иод поверхностью, на к-рой возникают волны, от скорости [ его движения, глубины и ширины фарватера, гдо происходит движение. [c.311]

В практических расчетах применяется условный метод, в рамках которого определяется ударная нагрузка для некоторых экстремальных условий. При этом реальное волнение заменяется регулярным с длиной волны, равной длине судна, и высотой, составляющей нормированную долю длины. Рассчитываются качка судна, скорости и перемещения сечений судна относительно невозмущениой поверхности волны. Динамическая нагрузка определяется на основе известных приближенных решений двумерной задачи о погружении тел в жидкость [17]. [c.441]

На рис. 15-25 показаны теоретические значения сопротивления Dy,, связанного с генерацией волн, для удлиненных эллипсоидальных тел, движущихся под поверхностью раздела воздух — вода при различных -отношениях диаметра тела к длине djl и различных относительных погружениях 2о//. Эти значения получены из потенциальной теории при допущении, что жидкость певязкая [Л. 20]. Волновое сопротивление в этом случае равно по существу полному сопротивлению за вычетом сопротивления трения в отсутствие волн (т. е. при большом погружении) [Л. 21]. Волновое сопротивление максимально при числе Фруда (с длиной тела I в качестве характерного линейного размера) Рг = 0,5 и становится несущественным, если погружение Zoll превышает 0,5. Из этих результатов может быть получена разумная оценка связи между глубиной погружения и волновым сопротивлением. [c.424]

Увеличение изображения при помощи такой системы зависит от отношения линейных размеров кадров трубок 5 и 9 в принципе возможно весьма значительное увеличение. На рис. 193 приведена фотография ультразвукового микроскопа, на рис. 194 — фотография изображения металлических петель, погруженных в непрозрачную жидкость. Так как почти все тела в той или иной степени прозрачны для ультразвуковых волн, ультразвуковоп микроскоп может найти очень большое практическое применение. [c.320]

Рассмотрим постороннее тело (твердое, жидкое или газообразное), в невозмущенном состоянир являющееся сферой радиуса о н погруженное в однородную жидкость, по которой распространяются звуковые волны частоты со, удовлетворяющей условию компактности [c.71]

Как уже указывалось раньше, при погружении произвольнога тела в жидкость через ее свободную поверхность, величина и характер распределения давления зависят от многих факторов, учесть которые не представляется возможным. Здесь мы ограничимся рассмотрением вертикального погружения в идеальную жидкость пологой оболочки вращения, связанной с абсолютножестким телом массой М . До момента соприкосновения с поверхностью жидкости вся система движется вертикально вниз с постоянной скоростью 1 0 ( 0 С с). Влияние сжимаемости жидкости сказывается только в самый начальный момент времени, пока волна сжатия не вышла за пределы тела. Для тел вращения, которые не имеют плоских границ, этот период очень мал. Поэтому сжимаемостью жидкости будем пренебрегать. [c.121]

Мы видим, что линейное дифференциальное уравнение второго порядка (8.1) и нелинейные уравнения первого порядка (10.4) и (10.7) эквивалентны зная решение одного из них, можно построить решения двух других. В ряде задач именно уравнение Риккати оказьшается наиболее удобным средством построения приближенных аналитических и численных решений. В качестве примеров использования последнего в численных расчетах звуковых полей в жидкости можно указать работы [362, 446]. Матричный аналог уравнения (10.8) применяется при расчетах полей упругих волн в твердых телах с кусочно-непрерывной стратификацией параметров [154, 249]. Далеко идущим обобщением изложенного выше перехода от (8.1) к уравнению Риккати является метод погружения, сводящий решение краевых задай для волнавого уравнения к интегрированию нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка. Особенно эффективным этот метод оказался при исследовании статистических задач [133, 142]. 200 [c.200]

Импульсный эхо-метод контроля возможно осуществить еще в иммерсионном варианте, т. е. при погружении контролируемой детали в ванну с жидкостью и излучении ультразвуковых волн в жидкость с последуюш им преобразованием их в рэлеевские волны в детали. При таком способе контроля устраняется трудность создания стабильного и надежного акустического контакта между излучателем рэлеевских волн (который в процессе контроля должен помещаться в разные участки детали) и самой деталью. Поэтому иммерсионный вариант контроля очень удобен для автоматического контроля деталей, Одпако, как было показано в 6 гл, I, рэлеевские волны на границе жидкости и твердого тела затухают из-за излучения энергии в жидкость и эффективный радиус их распространения соста вляет в среднем десять длин волн. Вследствие этого при иммерсионном варианте контроля рэлеевскими волнами необходимо осуществлять контроль детали по частям , последовательно перемещая излучатель в ванне над всеми участками детали. По-видимому, из-за этого иммерсионный вариант контроля рэлеевскими волнами не получил широкого раст1ространен,ия. [c.139]

Оптическими и зондовыми методами исследованы собственное движение и картина течения, возбуждаемого шаром, свободно погружаюш имся на горизонт нейтральной плавучести в покоящейся непрерывно стратифицированной жидкости. В дополнение к известным структурным элементам течения - спутному следу с погруженными вихрями, внутренним волнам, пограничному слою, примыкающему к телу, опережающему возмущению - выделен новый -узкая вторичная струя, оконтуренная высокоградиентной оболочкой. Протяженные все более длинные вторичные струи последовательно формируются в окрестности точек поворота траектории колеблющегося тела. Со временем амплитуда затухает, а частота колебаний тела растет и на поздних стадиях несколько превосходит частоту плавучести среды. [c.39]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...