Горизонтально-неоднородные течения

Горизонтально-неоднородные течения [c.54]

Для идеализированного кольцевого потока, в котором не учитывается расход жидкости в форме капель, диспергированных в газовом ядре, легко построить замкнутое одномерное математическое описание. В случае вертикального подъемного течения не возникает и проблема неоднородности в распределении толщины пленки по периметру, практически исключающая возможность строгого моделирования горизонтальных кольцевых течений. [c.326]

В современной литературе по гидродинамике, как было упомянуто в 1 гл. 1 с указанием конкретных ссылок, можно найти большое число разнообразных моделей тепловой конвекции, относящихся к классу конечномерных динамических систем, которыми описываются различные течения неоднородной жидкости, разогреваемой извне. Самую простую нелинейную модель такого рода [94] можно построить с помощью уравнений Эйлера-Пуассона движения тяжелого гироскопа, которые по характеру нелинейности и фундаментальным инвариантам движения (см. 2 гл. 1) являются простейшим конечномерным аналогом уравнений Буссинеска движения идеальной неоднородной жидкости. Модель тепловой конвекции, которая получается из уравнений Эйлера—Пуассона добавлением членов, учитывающих вязкость и внешние источники энергии, используется в этой главе для изучения свойств рэлеевской конвекции [100] и конвективных течений, возникающих под влиянием горизонтально-неоднородного разогрева жидкости, а также в условиях вращения системы в целом [73, 94—97, 102, 195, 196]. [c.134]

Устойчивость простейших конвективных течений при горизонтально-неоднородном разогреве [c.156]

Горизонтальные неоднородности атмосферных течений могут быть обусловлены либо состоянием подстилающей поверхности земли (например, изменениями шероховатости поверхности, рельефа местности), либо метеорологической природой самого течения (как в случае тропических циклонов или ураганов). Структура горизонтально-од-нородных течений в основном вполне понятна, однако результаты, достигнутые в их изучении, в значительной степени все еще остаются [c.54]

Пограничный слой урагана. Горизонтальные неоднородно сти воздушного потока в урагане над однородной горизонтальной по верхностью обусловлены изменением градиента давления в зависимо сти от расстояния от центра возмущения [см. выражение (1.17)1. При выводе логарифмического закона, описывающего профили средних скоростей ветра у поверхности земли (2.31), было принято, что течение в свободной атмосфере является геострофическим (см. 2.2). Это допущение не выполняется в области самых сильных ветров урагана в зрелой стадии, отсюда возникает, вопрос, применимы ли выражения [c.59]

Прессованным заготовкам — пруткам из алюминиевых сплавов, прессованным на горизонтальных гидравлических прессах Дика прямим методом, присущи типичная дефектная структура, неоднородность величины и формы зерна по сечению прутка и неравномерность расположения составляющих сплава и загрязнения по границам зёрен. Структура прессованных этим методом прутков состоит из крупных равноосных зёрен, расположенных в периферийных слоях, и из строчечной волокнистой структуры внутренних слоев. В отдельных случаях при прессовании образуются расслаивания и трещины между слоями вследствие смещения зёрен относительно друг друга. Увеличение концентрации пористости и загрязнений в средней части слитков, отливаемых в чугунные изложницы, усиливает неравномерность структуры. Рекристаллизация средней зоны с резко выраженным анизотропным строением зерна крайне затруднительна. Прессованные прутки из сплава АК-5 с подобной структурой не обнаружили склонности к рекристаллизации в процессе отжига в течение 3 час. даже при температуре 540° С, т. е. близкой к температуре плавления эвтектики. Прессованная заготовка с нерекристаллизованной структурой, при расположении в штампе направлением волокна перпендикулярно действию деформирующей силы, часто даёт брак в виде трещин. [c.460]

Плоская поверхностная струя выпускается из канала прямоугольного сечения в глубокий водоем с более холодной водой (рис. 1). Применяется метод расчета струйных потоков, предполагающий подобие распределения температур и скоростей в поперечных сечениях потока [1], которое при поверхностном сбросе теплой воды выполняется лишь при больших начальных числах Фруда и небольшом удалении от источника. На поведение поверхностного теплового потока сильно влияют силы гидростатического давления, возникающие вследствие неоднородности поля плотностей. Гидростатические силы приводят к усилению распространения сбросов в горизонтальном направлении и уменьшению вертикального смешения теплых вод с нижележащими слоями холодной воды. Влияние этих сил увеличивается по мере удаления от источника. При сбросе с достаточно большим начальным числом Фруда глубина струи на некотором участке возрастает, но затем с увеличением расстояния течение теряет струйный характер. Струя всплывает, растекаясь по поверхности водоема. Для расчета в струе выделяют начальный и основной [c.157]

Систему соосных цилиндров можно использовать для определения величины разности нормальных компонент напряжения в сдвиговом течении. Измерения (например, разностей давлений, действующих на каждый цилиндр) необходимо проводить в точках, достаточно удаленных от верхней (и нижней) границ жидкости. Тогда можно пренебречь возмущениями, обусловленными эффектом выталкивания стержня (поднятия жидкости на валу) или наличия горизонтальной жесткой пластины, закрывающей дно зазора между двумя цилиндрами. С другой стороны, возможно, будет полезным представить себе гипотетический эксперимент, где подъем уровня жидкости ограничен горизонтальной, лишенной трения жесткой пластиной, которая, позволяя осуществить требуемое состояние сдвигового течения, препятствует поднятию жидкости около внутреннего цилиндра. Неодинаковость нормальных компонент напряжения, а также искривленность сдвигающих поверхностей вместе являются причиной эффекта всплывания при отсутствии горизонтальной пластины. Эти же факторы создают неоднородное распределение давления вдоль поверхности горизонтальной пластины, причем давление будет больше вблизи внутреннего цилиндра. Соотношение между градиентом давления и разностями нормальных компонент напряжения дается зависимостью (9.18). [c.295]

При сверхкритическом давлении, несмотря на гомогенность рабочего тела, наблюдается неравномерное распределение по плотности. В горизонтальных трубах более тяжелая среда движется по нижней образующей, а более легкая — по верхней, однако в отличие от потока докритического давления, характеризующегося поверхностью раздела фаз, при сверхкритическом давлении в потоке наблюдается постепенный переход среды одной плотности в другую. Имеется также неоднородность плотности по радиусу. Параметры течения. Основными параметрами течения пароводяного потока являются [c.137]

Физическую картину этой неустойчивости можно наглядно представить себе, используя те же рассуждения, что и приведенные в 32 ( парадокс устойчивости ). Для простоты рассмотрим равновесное состояние, при котором градиенты температуры и концентрации легкой компоненты горизонтальны и противоположны по направлению. Пусть, далее, их величины А и В согласованы так, что градиент плотности равен нулю, т. е. РИ + = 0. Речь идет, таким образом, о состоянии равновесия с одинаковой во всех точках плотностью смеси. Пусть для определенности градиент температуры направлен влево, а градиент концентрации — вправо. Будем считать также, что выполнено условие X > О, т. е. неоднородности температуры выравниваются быстрее, чем неоднородности концентрации. Поскольку температура и концентрация не зависят от вертикальной координаты, случайное смещение элемента среды вверх или вниз не приводит к появлению подъемной силы — возмущения такого типа гасятся вязкостью. Иная ситуация возникает при боковом смещении. Если, например, элемент сместится влево, то в новом месте, где температура окружающей среды выше, он будет быстро нагреваться, относительно медленно теряя легкую компоненту. Плотность элемента может оказаться меньше плотности окружающей смеси, и в результате возникнет подъемная сила. Таким образом, при определенном соотношении между градиентами и параметрами жидкости боковое смещение может приве сти к монотонной неустойчивости. Элементы, случайно сместив-щиеся влево, будут всплывать, а элементы, сместившиеся вправо,— тонуть в результате сформируется слоистое течение с траекториями частиц, наклоненными к горизонтали. [c.385]

Вибрационная сила [2], описывается подчеркнутым двумя чертами снизу членом шестого уравнения системы (9). Пространственная вибрационная сила, возникающая благодаря колебаниям свободной поверхности, определяется подчеркнутыми тремя чертами членами второго, четвертого и шестого уравнений. Как видим, несмотря на то что колебания полости происходят строго вертикально, в течении возникают не зависящие от времени силы, обусловливающие перемещения пузырей в горизонтальной плоскости. Причиной такого эффекта является пространственная неоднородность поля течения жидкости, обусловленная колебаниями свободной поверхности. [c.321]

Учитывая большие сложности, связанные с трехмерностью, мы, в основном, ограничимся рассмотрением горизонтально однородных турбулентных сдвиговых течений в стратифицированной атмосфере. Если отождествить направление неоднородности с осью х 3 - направлением силы тяжести в задачах с [c.185]

Неоднородности плотности воды и пузырьки воздуха сосредоточены главным образом в поверхностном слое и в слое скачка, поэтому явление реверберации имеет наибольшее значение в тех случаях, когда звуковые волны распространяются в горизонтальном направлении (горизонтальные эхолоты или гидролокаторы, см. ниже). Если после посылки в горизонтальном направлении звукового или ультразвукового импульса переключить излучатель на прием, то сразу же после конца импульса к приемнику будут приходить отраженные сигналы мы обнаружим остаточное звучание, или реверберацию. Сначала придут отражения от более близко расположенных пузырьков и неоднородностей, затем от все более далеких, и уровень реверберации с течением времени будет постепенно спадать. Характер спадания зависит от частоты звука, продолжительности импульса, количества пузырьков и неоднородностей и их распределения по глубине, от глубины моря, рельефа дна, поглощения и других факторов сам спад имеет весьма нерегулярный ход (рис. 199). Звучание реверберации, постепенно спадая, колеблется и испытывает флюктуации. На рис. 200 приведена запись реверберации моря на осциллографе (здесь записан также и сам сигнал). [c.333]

Горячая сварка чугуна показана на примере устранения такого дефекта, как шлаковые включения, выявленные на корпусе гидропривода после его предварительной обработки — обдирки (рис. 41). Корпус изготовлен из чугуна СЧ 32-52. По техническим условиям на корпусе гидропривода не допускаются участки, имеющие неоднородную структуру и механические свойства. Эти требования исключают применение холодной электродуговой сварки или пайкосварки латунными припоями, а небольшие размеры дефекта — горячую электродуговую сварку. Для устранения дефекта такой детали наиболее целесообразно применение газовой сварки с чугунными присадочными прутками. Поскольку дефект расположен на детали большой толщины (порядка 70 мм) в жестком контуре, то, как показала практика, сварка с местным подогревом вызывает образование твердых структур и трещины в околошовной зоне. Поэтому сваривали с общим подогревом. Дефект разделывали пневматическими зубилами. Отливку предварительно подогревали до 450— 550° С в газовом горне в течение 1,5—2,0 ч и с помощью мостового крана устанавливали в рабочее положение, при котором участок с дефектом находился в нижнем горизонтальном положении. Для защиты сварщика от теплоизлучения и сохранения теплоты отливкой последнюю накрывали листовым асбестом и только дефектный участок заварки оставляли открытым. [c.78]

Отражение от "потенциального барьера . Если показатель преломления п (г) имеет минимум п = в некоторой точке то в неподвижной среде для наклонно падающих волн с горизонтальной компонентой волнового вектора > кдп,,, эффективный показатель преломления будет обращаться в нуль в двух точках < 2 (рис. 9.1). В области 2, <2 <22 имеем < О, и волны являются неоднородными. Этот слой служит как бы барьером на пути распространения звука из полупространства 2 <21 в полупространство 2 > 22 и обратно. По аналогии с квантовой механикой мы будем говорить в этом случае об отражении от потенциального барьера . Когда < кдп , волна не имеет точек поворота. Однако при значениях близких к кдп , приближение ВКБ неприменимо в окрестности вершины барьера 2 = 2 , и происходит заметное отражение звука, называемое надбарьерным . Исследованию этих вопросов посвящен ряд работ (см., например [64, 148, 204, 263, 409, 422], [169, 23 и 50], [260, гл. 3]). Аналогичные эффекты имеют место и в движущейся среде, но форма и высота потенциального барьера определяется здесь наряду с л (2) профилем скорости течения Уо(2). В этом разделе зависи- [c.181]

Вьпие были рассмотрены движения атмосферы, слабо зависящие от высоты. Ввиду неоднородности атмосферы в ней возможны и течения, локализованные по высоте. Если их горизонтальный размер много больше глубины, то вертикальная скорость и здесь будет малой. Поэтому вертикальный компонент уравнения движения по-прежнему сводится к условиям гидростатического равновесия bzP = - pg. [c.121]

Течения при нестационарных граничных условиях. Для анализа картины течения в тигле, возникающего при создании на боковой стенке тигля нестационарного неоднородного распределения температуры типа "бегущая волна", рассмотрим ламинарную нестационарную конвекцию в бесконечном плоском горизонтальном слое жидкости с нестационарным неоднородным радиальным градиентом температуры на границах слоя. [c.43]

Здесь 5 (Л, В) — якобиан по горизонтальным координатам, 2k" и 2h", k" и А " —коэффициенты трения и теплообмена на подстилающей поверхности и поверхности раздела двух слоев соответственно, 0 —заданная температура подстилающей поверхности, Н—глубина жидкости, — коэффициент теплового расширения, f—параметр Кориолиса, который в модельной постановке задачи предполагается постоянным ). Соотношение (27) является следствием геострофического и гидростатического балансов (22) и называется уравнением термического ветра. Эффективность метода Галеркина, примененного к системе (23)—(27), показана в работах [136 — 138, 156, 158, 168, 169], посвященных исследованию лабораторных течений, которые наблюдаются во вращающихся цилиндрических и кольцевых сосудах с жидкостью, подверженной внешнему горизонтально неоднородному нагреву. Такиетечения, несмотря на огромное различие в размерах, во многих отношениях схожи с крупномасштабными атмосферными течениями. [c.23]

Уравнения (1.6), (1.7) можно использовать для изучения конвективных течений, возникающих в условиях как вертикально-, так и горизонтально-неоднородного разогрева, поскольку при постановке задачи не накладывались какие-либо ограничения на ориентацию эллипсоида в пространстве и направление grad Т, создаваемого внешними источниками тепла. Рассмотрим вначале модель рэлеевской конвекции, в которой gradT совпадаег по направлению с силой тяжести (условия подогрева снизу). [c.137]

При кипении в горизонтальной трубе (рис. 17.15,6) процессы в общем аналогичны. Особенности геометрического расположения приводят к некоторому измене1[ню условий теплообмена не только по направлению потока, но и по сечению, наблюдается большее разнообразие режимов течения. Пузырьковый П и снарядный С режимы аналогичны ранее рассмотренным, однако поток имеет большую неоднородность по сечению. При малых скоростях движения наблЕодается расслоенный режим Р, при котором жидкость течет в [1ижней части трубы, где и происходит ее кипение. Верхняя (несмоченная) поверхность трубы участвует в теплообмене как ребро. [c.204]

В настоящей главе анализируются общие свойства вторич11ых течений в припороговой области, изучение которых существенно облегчается применением метода амплитудных функций [1, 2]. Далее рассмотрены конкретные вторичные конвективные течения, развивающиеся в вертикальном и горизонтальном плоских слоях. Изучается воздействие простран-ственно-периодической неоднородности граничных условий на структуру и устойчивость вторичных движений. Последний параграф содержит обзор результатов исследований устойчивости конвективных течений в замкнутых полостях. [c.228]

Течения неоднородных жид-0,5 1,0 костей (расслоение но плотности в вертикальном направлении). С влиянием центробежной силы при течении однородной жидкости ВДОЛЬ искривленной стенки в известной мере СХОДНО влияние изменений плотности в вертикальном направлении при течении ВДОЛЬ ПЛОСКОЙ горизонтальной стенки. Расслоение по плотности будет, очевидно, устойчивым,, если плотность снизу вверх уменьшается, и неустойчивым, если плотность снизу вверх увеличивается. Следовательно, если жидкость даже ПОКОИТСЯ, но нагревается снизу, то все же образуется неустойчивое расслоение, в котором возникают восходяш,ие и нисходя1цие вихревые образования, приводяш,ие при подходяш,их условиях к разделению горизонтального СЛОЯ жидкости на правильные шестиугольные ячейки типа пчелиных сот [ ],. [64] [109] При течении с устойчивым расслоением по плотности происходит торможение турбулентного перемешиваю1цего движения в вертикальном направлении, так как подъему более тяжелых частей жидкости, лежаш,их внизу, препятствует сила тяжести, а опусканию более легких частей, расположенных наверху, мешает гидростатическая подъемная сила. Если расслоение достаточно резкое, то торможение перемешиваю1цего движения может привести к полному затуханию турбулентности. Такое затухание турбулентности играет известную роль в некоторых метеорологических явлениях. Так, например, в прохладные летние вечера иногда можно наблюдать, как над влажным лугом при слабом ветре движутся клочья тумана с резко очерченными границами. Это показывает, что произошло полное затухание турбулентности ветра и слои воздуха скользят один по другому ламинарно,. без турбулентного перемешивания. В данном случае причиной особенно [c.472]

Усиление звука в неоднородном потоке. При падении плоской волны на плавно-слоистую среду со стратифищ1рованным течением коэффициент отражения по модулю может превышать единицу. Рассмотрим этот эффект сначала в модельном случае, допускающем точное решение задачи. Пусть скорость звука и плотность во всей среде постоянны, а скорость течения меняется с глубиной линейно vq = аг. О, 0), а > 0. Предполагается, что при z = + °° задана падающая волна с гармонической зависимостью ехр [/( г - 01. i = (- , 0. 0) от горизонтальных координат и времени. Величина (z) = i f vq/w = 1 - z/z ., где z . - -ojj a - горизонт, на котором скорость следа волны ск/ равна скорости течения. Последняя при к > больше скорости звука. Вертикальная компонента волнового вектора обращается в нуль в точках z, 2 = (1 /к) (рис. 9.2). [c.186]

Чтобы учесть источники звука в системе акустических уравнений (1.6) -(1.8), к правым частям уравнения Эйлера (1.6) и уравнения непрерывности (1.7) нужно добавить соответственно//р и рд, где/ид- объемные плотности источников силы и объемной скорости [128, гл.9, 10]. Если/ = = /об (г - Го) или а = До5 (г - Го), то говорят о точечных источниках сипы или объемной скорости. Запишем систему акустических уравнений, предполагая Уро = О, УоУр = О (зти предположения справедливы в неподвижной трехмерно-неоднородной среде и в стащюнарной слоистой среде с горизонтальным течением) [c.333]

Содержание этого мемуара состоит в определении формы линий тока установившегося течения неоднородной жидкости между двумя горизонтальными прямыми предполагается, что течение имеет в горизонтальном направлении данный период. Эта задача обобш ает упомянутое в 17 исследование П. Е. Кочина о течении двух однородных жидкостей различных плотностей между двумя горизонтальными прямыми. [c.732]

Во время стадии текучести на поверхности образца появляются полосы, составляющие с осью растяжения угол около 50° (ф. 594/1). Эти полосы ясно видны по всей окружности образца и называются линиями Чернова—Людерса. Если скорость растяжения очень мала, то появляется одна или две полосы — они начинаются на краях образца и постепенно покрывают его по всей длине. В этом случае площадка текучести прямолинейна. В момент встречи двух полос на конце площадки появляется небольшая спускающаяся вниз ступенька [74]. При более высоких скоростях растяжения, используемых, например, в заводских испытаниях, полосы более многочисленны и быстро следуют одна за другой, давая горизонтальную ступеньку с зубом текучести. Когда проводятся испытания на растяжения при более высоких температурах (около 200° С), эти внезапные падения напряжения происходят во всей области пластичности и кривая растяжения состоит полностью из зубцов текучести или штрихов. Этот процесс Портевена—Лешателье протекает также во время деформации метастабильного аустенита (ср. гл. 17). Такая неоднородность пластического течения обусловлена наличием внедренных атомов в твердом растворе а- или у-железа, сгруппированных в атмосферы Коттрелла. Перераспределение этих атмосфер в феррите во время и после деформации вызывает деформационное старение мягких сталей. В результате появляются очень мелкие выделения карбидов и нитридов, особенно после незначительного нагрева пластически деформированного материала. Эти выделения позволяют выявить линии Чернова— Людерса внутри деформированного материала. [c.35]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...