Характер движения частиц жидкости

Интерференция является одним из фундаментальных явлений, присущих волнам различной природы (акустическим, электромагнитным, волнам на поверхности жидкости, плазменным волнам и др.). Она была хорошо известна еще во времена Ньютона, который осуществил замечательный опыт, приведший к открытию закономерностей интерференционной картины и получивший название кольца Ньютона . Эти закономерности легко прослеживаются в опытах по интерференции капиллярных волн на поверхности жидкости. В следующей лекции дается описание характера движения частиц жидкости в таких волнах и устанавливается связь между частотой, длиной волны и скоростью ее распространения. [c.115]

Характер движения частиц жидкости. Рассчитаем скорости частиц р, и как функции координат х, г и времени 1. Это легко сделать из уравнений (6.6) с учетом (6.3), (6.1) и (6.16) [c.125]

Вследствие весьма сложной картины движения частиц жидкости в турбулентном потоке до сих пор еще нет законченной строгой теории такого движения. Практическое значение пока имеют теории, которые базируются на аналогиях с кинетической теорией газов в сочетании с теми или иными гипотезами о характере распределения пульсационных величия. [c.81]

Как уже было сказано выше, движение частиц жидкости в турбулентном потоке имеет довольно сложный характер частицы кроме основного направления (вдоль оси потока) совершают также поперечные перемещения при этом происходит интенсивное перемешивание частиц, столкновение их друг с другом, образование завихрений в потоке. В результате этого в любой точке турбулентного потока в каждый момент времени имеет место своя но величине и направлению мгновенная местная скорость и (рис. 34). Это колебание во времени мгновенной местной скорости называется пульсацией скорости. Пульсация скорости сопровождается, в свою очередь, пульсацией давления в каждой точке турбулентного потока. [c.74]

При турбулентном режиме движения частицы жидкости перемещаются по случайным неопределенно искривленным траекториям, имеющим пространственную конфигурацию. Движение. имеет беспорядочный хаотический характер. Его особенность — наличие поперечных и продольных (относительно направления общего течения) пульсаций скорости и пульсаций давления, что существенно влияет на затраты энергии при перемещении жидкости. [c.65]

Явления конвекции тепла классифицируются по характеру причин, вызывающих относительное движение частиц жидкости. [c.6]

Частицы жидкости, охваченные в турбулентном потоке перемешиванием, вызываемым многократными возмущениями потока, могут быть уподоблены молекулам протекающего газа, многократно соударяющимся между собой в потоке. Турбулентные возмущения потока носят преимущественно случайный, трудно предвидимый, характер и делают невозможным определение движения частиц жидкости в потоке начальными условиями [2]. Связи между частицами перестают быть функциональными и становятся статистическими. Степень связи между статистическими явлениями определится в теории вероятностей коэффициентами корреляции (см. Е. Е. Слуцкий [23]). Коэффициенты корреляции пульсационных скоростей в двух точках турбулентного потока А, и В, находящихся на расстоянии У одна от другой, выражаются [c.238]

В предшествующем параграфе данной главы рассматривались такие случаи движений, для которых дифференциальные уравнения установившегося движения вязкой несжимаемой жидкости решались точно благодаря упрощающим предположениям о характере траекторий частиц жидкости. Но к использованию полных дифференциальных уравнений движения вязкой жидкости можно подойти и с другой стороны, а именно делать заранее предпол жения не о характере траекторий частиц, а о характере тех функций, через которые представляются проекции вектора скорости и давление. Этим путём при удачном выборе характера функций для скоростей и давлений можно в отдельных случаях от системы дифференциальных уравнений с частными производными перейти к системе обыкновенных дифференциальных уравнений, которые можно решить, по крайней. мере, численным способом. [c.146]

При всяком другом характере движений частиц вязкой жидкости решение задач о неустановившемся движении благодаря наличию в уравнениях нелинейных слагаемых становится весьма затруднительным. Но если пренебрегать квадратичными членами инерции так же, как это было сделано в методе Стокса для задач об установившемся движении в главе V, то задачи о неустановившемся движении частиц вязкой жидкости во всех случаях становятся линейными, и к решению этих задач можно применять тот же метод преобразования Лапласа, с помощью которого решались задачи в предшествующих параграфах. [c.337]

Ламинарное движение в трубке осуществляется при небольших перепадах давления, и по мере увеличения перепада давления характер течения жидкости может измениться. При движении жидкости при больших перепадах давления в трубке осуществляется особый режим. течения, получивший позднее название турбулентного. Основная особенность турбулентного режима течения вязкой жидкости заключается в беспорядочном характере траекторий частиц жидкости и в наличии беспрерывных относительных перемещений частиц, позднее названных пульсациями. [c.433]

По характеру движения частиц различают вихревое и потенциальное (безвихревое) движение жидкости. [c.66]

Опыты, проводившиеся при постоянном напоре (для его поддержания была использована сливная труба 7), показали, что при малых скоростях движения воды в трубке 4 краска движется в ней в виде тонкой струйки, не перемешиваясь с водой. После достижения определенной для данных условий опыта средней скорости движения воды, когда движение частиц жидкости приобретает как бы беспорядочный характер, струйка краски начинает размываться, отчего вся вода в трубке окрашивается. [c.37]

Будем предполагать, что турбулентность образуется лишь в результате перехода части энергии осредненного течения в энергию мелкомасштабных возмущений, т. е. за счет того, что Л > 0. Ясно, что в этом случае все статистические характеристики турбулентности (в частности, напряжения Рейнольдса) должны зависеть от поля средней скорости. Учтем теперь то, что по отношению к среднему движению напряжения Рейнольдса играют роль, аналогичную роли вязких напряжений в обычных движениях жидкости. Поэтому если осредненное движение жидкости имеет характер движения всей жидкости в целом как твердого тела, т. е. не сопровождается никакими деформациями жидких частиц, то естественно предполагать, что рейнольдсовы напряжения, действующие на любой выделенный в жидкости элемент поверхности, будут направлены по нормали к этому элементу. Однако в таком [c.344]

Конвекция — перенос теплоты от более нагретого тела к менее нагретому движущимися частицами газа или жидкости. Интенсивность теплообмена конвекцией зависит от скорости и характера движения частиц газа или жидкости. Одновременно с конвективным теплообменом происходит перенос теплоты теплопроводностью. При нагреве конвекцией твердых тел распространение теплоты внутрь тела также происходит за счет теплопроводности. [c.5]

При турбулентном режиме движение частиц жидкости носит беспорядочный характер частицы движутся с большими скоростями в различных направлениях, по пересекающимся путям. В каждой точке потока происходят пульсации скорости — мгновенные ее изменения во времени, колеблющиеся вокруг некоторой средней скорости Уср = 0,85 1)тах. [c.18]

Конвективный теплообмен — перенос теплоты при перемещении и перемешивании более нагретых частиц рабочего тела с менее нагретыми. Этот вид теплообмена в основном определяется характером движения теплоносителя — жидкости или газа. Если движение теплоносителя происходит вследствие различия в плотности более и менее нагретых частиц, то имеет место так называемая свободная конвекция. Принудительное движение жидкости или газа обусловлено работой насоса, вентилятора и др. и приводит к так называемой вынужденной конвекции. [c.62]

II. Режим движения жидкости. Движение жидкости может иметь ламинарный или турбулентный характер. В первом случае частицы жидкости в форме отдельных несмешивающихся струй следуют очертаниям канала или стенки и профиль скоростей на достаточном удалении от начала трубы имеет вид правильной параболы. Подобное распределение установившихся скоростей обусловливается наличием сил внутреннего трения (вязкости) между частицами жидкости. При этом максимальная скорость движения частиц жидкости, перемещающейся по оси трубы, в 2 раза больше средней скорости их движения, получаемой в результате деления секундного объема жидкости на площадь поперечного сечения трубы (рис. 14.1, а). [c.224]

Увеличение расходного газосодержания приводит к образованию пробок. Движение пробок приобретает пульсирующий характер. Возрастают пульсации давления. Кормовая область пробки характеризуется вихревым движением частиц жидкости и пузырьков газа. Обтекание газовых пробок происходит как со стороны внутренней трубы, так и со стороны внешней. [c.264]

В гетерогенных средах осложняются и законы, описывающие относительное движение фаз, ибо это движение определяется не процессами диффузионного характера (во всяком случае, не только ими), связанного со столкновением и хаотическим движением частиц включений, а процессами взаимодействия фаз как макроскопических систем, например, обтеканием частиц включений несущей жидкостью в суспензии или газовзвеси. Эти процессы описываются с помощью сил и более последовательного учета инерции фаз (см. (1.2.5)). [c.25]

Совсем иной характер имеет движение частиц в жидкости или в твердом теле. Мы уже говорили в 9.1, что здесь у них вообще не бывает свободного пробега. В твердом теле атомы в основном совершают колебания около положений равновесия. А дальние прыжки происходят лишь изредка. При этом атом может либо сесть в междоузлие, потеснив соседние атомы (рис.9.8д), либо, оторвавшись от своих соседей, прыгнуть на один из пустых узлов, которые всегда существуют в реальной решетке (рис.9.8б). В обоих случаях достаточно буквально одного колебания на новом месте, чтобы забыть о [c.204]

Многочисленные экспериментальные исследования показали, что потери энергии при движении жидкости существенно зависят от характера движения частиц жидкости в потоке, отрежимадвиженияжидкости. [c.110]

Рентгеноскопические исследования также показывают, что тепловое движение частиц жидкости по своему характеру близко к движению их в твердом состоянии ii сводится в основном к беопорядочному колебанию атомов около положения равновесия. В жидкости же в отличие от твердого тела положение центра колебания частицы во времени не всегда остается неизменным, а может перескакивать в новое равновесное положение. [c.15]

Наиболее важное разделение движений, нроисходягцих в жидкостях по их типу, вытекает из противопоставления движения вихревого движению безвихревому, или так называемому движению с потенциалом скоростей. Под вихревыми движениями подразумеваются врагцательные движения частиц жидкости около некоторых осей, неподвижных или перемегцаюгцихся (не обязательно прямолинейных — они могут быть даже замкнутыми кривыми линиями). Изучение вихревого движения жидкости требует значительно более сложного математического подхода, чем движение с потенциалом скоростей. Характер вихревых явлений в жидкости тесно связан с ее свойствами. Для идеальной жидкости имеет ме- [c.109]

Весьма удобным для практических расчетов является прием, предложенный Рэлеем и использованный затем Лэмбом, но которому движение частицы жидкости тормозится силой, пропорциональной ее относительной скорости, т. е. скорости в системе координат, связанной с резервуаром. По словам Лэмба, этот закон трения совершенно не претендует быть вполне тождественным с действительностью, но он достаточен для того, чтобы грубо охарактеризовать влияние малых сил трения, и имеет математическое преимущество, так как не нарушает безвихревого характера движения . Использование приема Рэлея в сочетании с экспериментальными данными для логарифмических декрементов колебаний поверхностных волн позволяет получить необходимые практические результаты по гидродинамическому расчету различных резервуаров на динамические нагрузки. Эта феноменологическая теория вязкой жидкости для больших чисел Рейнольдса (маловязкая жидкость) дает хорошее совпадение с экспериментальными данными. [c.85]

Следует иметь в виду, что в природе существует две качественно различных формы движения жидкости (газа). Одна из них называется ламинарным движением (лат. lamina — пластинка, полоска), при котором среда перемещается слоями, без перемешивания. В этом случае зависимость (1.1) от времени t носит регулярный детерминированный характер (рис. 5, а). Другая форма движения среды получила название турбулентного движения (лат. turbulentus — бурный, беспорядочный), когда частицы движутся по сложным траекториям хаотично, неупорядоченно, а слои жидкости интенсивно и постоянно перемешиваются (рис. 5, б). В случае хаотичного, нестационарного движения жидкости (газа) зависимость (1,1) от времени t носит случайный характер, и эта функция может быть отнесена к случайным функциям (случайным величинам, случайным процессам). Местоположение частицы становится случайной величиной, определенной на дискретных пространствах элементарных событий, При этом движении частиц жидкости можно выделить осреднен-ное по времени движение средние скорости движения, средние давления и т, п. (см. рис. 5, б, где средние скорости показаны пунктиром). [c.37]

Потенциальное и вихревое движение. Движение частицы жидкости, как токааано выше, может быть разложено на три движения, из которых два имеют шотенциал скорости. Соответственно рассматривают два вида движений жидкости движения потенциальные, в которых все действующие силы имеют потенциал, и движения непотенциальные, в частности вихревые, в которых не все действующие силы имеют потенциал. В потенциальных движениях вращательные движения отдельных частиц жидкости отсутствуют, так как в уравнениях (И. 4) и (П. 6) компоненты вихря могут быть следствием только сил, не имеющих (потенциала. Наоборот, движение вихревое возникает под влиянием сил, не имеющих. потенциала, и все время сохраняет -вихревой характер. Потенциальное движение охватывает всю массу жидкости в целом. Вихревое же движение обычно захватывает ограниченную часть жидкости, движение в которой. происходит по определенным законам, вызванным действием сил, не имеющих потенциала. В отдельных, более редких случаях и вихревое движение захватывает всю массу жидкости. [c.55]

Вследствие большего числа колебаний при движении слоя материала глаз не различает отдельных фаз движения, и создается впечатление, что материал течет, как жидкость. При этом характер движения частиц при сплошном слое значительно отличается от схемы движения единичной частицы. Это объясняется тем, что в слое, помимо веса частиц, сил трени [c.207]

Мы представляем себе, что в состоянии теплового равновесия каждая молекула жидкости или гааа находится в непрерывном движении, причем скорость в газах достигает нескольких сот ж/ск. В газах, где расстояние между молекулами сравнительно велико, молекула движется прямолинейно до первого столкновения с другой молекулой. Здесь она быстро меняет как направление своего движения, так и iiopo Tb его. В воздухе при нормальном давлении число таких столкновений отдельных молекул достигает нескольких миллиардов в 1 ск., и каждый раз меняется характер движения. В жидкостях, где молекулы настолько близки, что все время влияют друг на друга, их движение еще более сложно и запутано. Молекулы в своем движении наталкиваются на взвешенные в жидкой среде более крупные частицы с равных сторон и с разной си.]юй. Если частица велика, то число испытываемых ею отдельных толчков громадно, и действие их в среднем уравновешивается, ва данное, даже очень короткое время она успеет испытать столько же толчков справа, сколько и слева, столько же сверху, сколько и снизу, и в результате мы ничего кроме равномерного, всестороннего, сжимающего ее давления (гидростатич. давления) не заметим. Но чем мельче эта частица, тем меньше число испьпывае-мых ею за данное время толчкон, и здесь может оказаться, что в одии момент толчки справа перевешивают толчки слева, в другой момент перевешивают толчки снизу, в третий — спереди, потом, быть может, сверху и т. д. Каждый такой перевес толчков с определенной стороны двигает частицу и перемещает ее. Если мы и не видим непосредственно отдельного молекулярного толчка, то замечаем, как они все кидают частицу то в одну то в другую сторону. Ясно, что чем меньше частица и чем сильнее испытываемые ею толчки, тем резче будет размах ее движения, к-рое и наблюдается как Б. д.- [c.563]

Метод замыкания системы уравнений для моментов (или спектральных функций) с помощью отбрасывания моментов некоторого порядка имеет определенное оправдание лишь в применении к слабой турбулентности с небольшим числом Рейнольдса, приближающейся к заключительному периоду вырождения. Но, согласно данным 15, этот период вырождения с большим трудом реализуется в лабораторных экспериментах, причем отвечающие ему движения жидкости лишь с натяжкой можно считать турбулентными в обычном смысле этого слова. Основной же интерес для теории турбулентности представляет противоположный случай развитой турбулентности с большим числом Рейнольдса, в которой турбулентное перемешивание, связанное с инерционным движением частиц жидкости, играет значительно большую роль, чем вязкое трение. В этом случае простое отбрасывание моментов определенного порядка приводит к совершенно неверным (а часто даже и бессмысленным) результатам поэтому здесь успеха можно добиться, лишь используя какие-то другие приемы замыкания системы уравнений для моментов. К настоящему времени разработан ряд тйких приемов (о некоторых из них мы еще будем говорить позже — в п. 19.6 и 29), но пока ни один из них не оказался вполне удовлетворительным (см. обсуждение этого вопроса в статье Крейчнана (1967)). Тем не менее, для того чтобы проиллюстрировать основные черты теорий, опирающихся на те или иные методы замыкания уравнений для моментов, и разъяснить характер получающихся при этом выводов, мы рассмотрим здесь сравнительно подробно наиболее старый (фактически предложенный еще в работах Миллионщикова (1941а, б)) и,.по-видимому, простейший из методов замыкания, не предполагающих, что все моменты некоторого порядка тождественно равны нулю. А именно, мы попробуем воспользоваться для замыкания уравнений относительно вторых и третьих моментов поля скорости рассматривавшейся в предыдущем параграфе гипотезой Миллионщикова об обращении в нуль семиинвариантов четвертого порядка поля скорости, позволяющей выразить четвертые моменты скорости через вторые. Предварительно, однако, мы скажем несколько слов по поводу общей гипотезы об обращении в нуль семиинвариантов скорости фиксированного порядка й- -1 4, позволяющей построить целую последовательность все [c.248]

Сделаем несколько замечаний о характере движения частиц в звуковой волне. Применяя операцию zot к обеим частям уравнения (1.4), получим 20I - О. Это означает, что движение частиц в акустической волне, распространяющейся в идеальной среде, потенциально. В частности, если звуковое, поле зависит от одной цространственной координаты, например, от координаты Od, то/ /=2гг2 ,т.е. колебания частиц жидкости или газа происходят вдоль прямой, характеризующей направление распространения акустических волн. Иными словами, звуковые [c.8]

Чтобы получить некоторое представление о характере движения жидкости и частицы около пузыря, Маррей репшл двумерную задачу, применяя метод комплексных переменных с 2р (г), Z (г) в качестве комплексных потенциалов для Ур и у, а 2 = а + + 1у = г е . Интегрирование двух последних уравнений системы (9.103) дает [c.417]

Изучение движения жидкостей (и газов) представляет собой содержание гидродинамики. Поскольку явления, рассматриваемые в гидродинамике, имеют макроскопический характер, то в гидродинамике жидкость ) рассматривается как сплошная среда. Это значит, что всякий малый элемент объема жидкости считается все-таки настолько большим, что содержит еш,е очень большое число молекул. Соответственно этому, когда мы будем говорить о бесконечно малых элементах объема, то всегда при этом будет подразумеваться физически бесконечно малый объем, т. е. объем, достаточно малый по сравнению с объемом тела, но большой по сравнению с межмолекулярнымн расстояниями. В таком же смысле надо понимать в гидродинамике выражения жидкая частица , точка жидкости . Если, например, говорят о смещении некоторой частицы жидкости, то при этом идет речь не о смеш,ении отдельной молекулы, а о смещении целого элемента объема, содержащего много молекул, но рассматриваемого в гидродинамике как точка. [c.13]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...