Жидкости Движение — Изучение

Механика жидкостей и газов, так же как и другие области механики, разделяется на статику, кинематику и динамику. Часть гидромеханики, изучающая условия равновесия жидкостей и газов, называется гидростатикой. Кинематика жидкостей и газов изучает их движение во времени, не интересуясь причинами, вызывающими это движение. Предметом изучения гидродинамики являются движения жидкостей и газов в связи с их взаимодействием. [c.5]

Теория движения идеальной жидкости широко разработана и во многих случаях дает вполне удовлетворительную картину движения реальной жидкости. Часто при изучении обтекания тех или иных тел пользуются последовательными приближениями, рассматривая вначале обтекание данного тела идеальной жидкостью, и затем вносят поправки на влияние вязкости. [c.158]

Рассмотрим движение элементарной частицы в форме элементарного параллелепипеда с ребрами Ах, Ау, dz за элементарный промежуток времени d/. Поскольку расстояния, которые преодолевает частица за единицу времени, пропорциональны скоростям, исследование поведения частицы для несжимаемой жидкости сводится к изучению величины. скоростей в разных точках внутри выделенного объема жидкости. За элементарный промежуток времени рассматриваемый параллелепипед переместится в новое положение. При этом вследствие разных скоростей точек он не только перемещается в пространстве, но и изменяет свою первоначаль- [c.64]

При изучении гидравлики, т. е. законов равновесия и движения жидкости (другими словами, законов механики жидкости), движение молекул не изучается и все тела рассматриваются в виде сплошной среды, способной деформироваться под воздействием внешних сил. Поэтому понятие о жидкости в нашем случае определяется в зависимости от механических свойств тел, от особенностей их сопротивления деформирующим усилиям. [c.5]

Известно, что магнитное поле оказывает сильное стабилизирующее воздействие на течение проводящих жидкостей в каналах. Изучению этого явления посвящено значительное число экспериментальных и теоретических работ [1-10]. Теоретические работы можно разделить на две группы в соответствии с используемым способом замыкания уравнений, описывающих осредненное движение в турбулентных потоках. В первой группе [c.564]

Следует отметить, что дифференциальные уравнения пограничного слоя в форме (10.3) и (Ю. 4) пригодны лишь для изучения ламинарного движения в пограничном слое. Для изучения турбулентного движения в пограничном слое они неприменимы по тем же причинам, по каким уравнения движения вязкой жидкости неприменимы для изучения турбулентного движения. [c.246]

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]

В 1968 г. за рубежом была издана книга Физика простых жидкостей — коллективная монография, отдельные главы которой написаны крупными специалистами в соответствующих областях. В книге рассмотрен широкий круг вопросов, относящихся к теории простых жидкостей, экспериментальным методам изучения структуры и характера теплового движения молекул, фазовым превращениям, машинному эксперименту. Эта книга издана в русском переводе в двух частях. В первую часть, выпущенную в свет в 1971 г. [2], включены девять глав (из шестнадцати), посвященные в основном теории простых жидкостей. Настоящая, вторая часть содержит перевод остальных семи глав, в которых освещаются результаты исследования структуры и характера теплового движения молекул рентгено-и нейтронографическим методами, методом молекулярного рассеяния света, вопросы молекулярной акустики, физические явления вблизи критической точки, изотопические эффекты в жидком аргоне. Сюда же включен фундаментальный обзор по применению метода Монте-Карло к изучению простых жидкостей. В целом обе части монографии дают достаточно полное представление о современном состоянии физики жидкостей и перспективах ее развития. [c.5]

При изучении грунтовых вод мы встречаемся с новым типом движения жидкости — движением ее в пористой среде [фильтрацией). Всякая реальная пористая среда, в том числе и грунт, имеет случайную микроструктуру. Поэтому невозможно определить распределение истинных скоростей жидкости в порах грунта и приходится ограничиваться рассмотрением их осредненных характеристик. Под скоростью фильтрации понимают отношение объемного расхода жидкости Q, протекающей через произвольное, не слишком малое сечение грунта, к общей площади этого сечения Q [c.441]

Одновременно следует отметить очевидную целесообразность интенсификации охлаждения соплового цилиндра. Коэффициент теплоотдачи в трубах, омываемых жидкостью, достаточно подробно изучен в теории теплопередачи применительно к различным схемам движения жидкости и параметрам ее потока. [c.85]

Начиная с середины XIX и в начале XX столетий в динамике твердого тела были найдены интегрируемые случаи для различных постановок задач о движении твердого тела — движение тела в жидкости, движение тела, имеющего полости, заполненные жидкостью, гиростаты, неголономные задачи. Изучение этих задач стало возможным благодаря развитию общего формализма динамики, вершиной которого стали уравнения Пуанкаре, позволяющие представить уравнения движения твердого тела в групповых переменных. [c.15]

Приведем без вывода уравнения еще двух замечательных задач, связанных с движением твердого тела в жидкости. Их систематическое изучение мы отложим до гл. 3. Подробный вывод содержится в 2 гл. 5. [c.69]

Рассмотрим жидкость, движение которой расслоено вдоль по неподвижным непересекающимся поверхностям, фиксирующим движение жидких частиц. Изучение таких эффективно двумерных течений, удобно проводить в соответствующей системе криволинейных координат С, i = 1,2,3, обладающей следующими свойствами координатные линии совпадают по направлению с вихревыми линиями, а координатные линии и лежат на поверхностях, вдоль которых происходит движение жидкости, и образуют на них систему поверхностных криволинейных координат. Если в каждой точке пространства, связанного с такой системой криволинейных координат, задать ковариантный векторный базис с компонентами 01, ег, ез, которые направлены вдоль по касательным к соответствующим координатным линиям, то предполагаемый выше характер течения означает, что [c.207]

Эти проблемы в свое время были довольно полно освещены в книге Л.М. Бреховских Волны в слоистых средах , второе издание которой вышло в 1973 г. (-М. Наука). С тех пор появилось большое число новых публикаций. В связи с потребностями практики и совершенствованием экспериментальной и вычислительной техники возникла необходимость детального теоретического анализа влияния таких факторов, как стратификация плотности жидкости, движение среды, отклонение ее параметров от строгой слоистости, на распространение звука. Ряд интересных результатов был получен в тех областях акустики, которые прежде считались уже завершенными. По ряду причин, и в частности из-за притока исследователей из смежных областей физики и из математики, в последние годы заметно вырос круг лиц и организаций, занимающихся изучением распространения звука. Все это сделало необходимым появление новой обобщающей работы по акустике слоистых сред. [c.7]

Движение, возникающее в вязкой жидкости при колебаниях погружённых в неё твёрдых тел, обладает целым рядом характерных особенностей. Для изучения этих особенностей удобно начать с рассмотрения простого типичного примера. Именно, предположим, что несжимаемая жидкость соприкасается с неограниченной плоской поверхностью, совершающей (в своей плоскости) простое гармоническое колебательное движение с частотой о. Требуется определить возникающее при этом в жидкости движение. Твёрдую поверхность выберем в качестве плоскости у, z, области жидкости соответствуют X > 0. Ось у выберем вдоль направления колебаний поверхности. Скорость и колеблющейся поверхности есть функция времени вида Л os а). Удобно писать такую функцию в виде действительной части от комплексного выражения и = Re (с комплексной, [c.111]

Чтобы получить аналитическое выражение для коэффициента теплоотдачи, необходимо интегрировать систему дифференциальных уравнений, описывающих движение жидкости и перенос теплоты в ней. Даже при существенных упрощениях это возможно лишь в отдельных случаях при ламинарном течении жидкости, поэтому обычно для получения расчетных зависимостей прибегают к экспериментальному изучению явления. [c.81]

Наряду с исследованием средней интенсивности процесса ( 6-9) проводилось изучение и локальной теплоотдачи ( 7-1). Во всех случаях использовалась известная методика стационарного теплового режима, но не всегда предусматривалась предварительная гидравлическая стабилизация движения твердых частиц и жидкости и, пожалуй, нигде не учитывалось нарушение такой стабилизации при переходе дисперсного потока из изотермического участка в неизотермический, теплообменный участок. Таким образом, влияние условий входа в должной мере не оценивалось, что является одной из причин определенной несогласованности различных данных. Средний коэффициент теплоотдачи определялся как непосредственно путем замеров температуры стенки [Л. 215, 229, 309, 350], так и косвенно через коэффициент теплопередачи дисперсного потока н охлаждающей (греющей) жидкости через стенку [Л. 18, 38, 137, 352, 361, 358]. Как правило. Dh/Dbh>0,5 и [c.210]

Во многих установках химической технологии, переработки нефти и других видов сырья определяющими являются законы движения гетерогенных систем. Отметим, в частности, процессы с использованием неподвижного зернистого слоя катализатора, через который пропускается реагирующая газовая смесь> процессы с взвешенным под действием восходящего потока газа зернистым слоем ( кипящий или псевдоожиженный слой), процессы интенсивного барботажа жидкости газом, процессы в обогреваемых трубах или колоннах, внутри которых движется газожидкостная смесь, где проходят химические реакции. Перспективным представляется использование акустических воздействий на интенсификацию физико-химических процессов в гетерогенных системах. Сейчас становится все более очевидной необходимость более полного использования методов механики при изучении и последующем совершенствовании и интенсификации технологических процессов. [c.10]

Поскольку в явлениях турбулентного переноса эффекты молекулярной вязкости и теплопроводности обычно пренебрежимо малы в сравнении с явлениями вихревого перемешивания (исключая случаи очень больших градиентов скорости и температуры), пульсации температуры в основном связаны с вихревым перемешиванием элементов жидкости, при котором сохраняются их первоначальные температуры. Если элементы жидкости имеют различные температуры, то необходимо ввести средний температурный градиент в потоке с осредненными свойствами. Можно предполагать поэтому, что статистические свойства пульсации температуры зависят от двух факторов 1) от среднего температурного градиента в поле потока и 2) от характера поля скоростей. Далее на простом примере будет показано, какую роль играют средний температурный градиент для пульсаций температуры и соотношения между соответствующими статистическими свойствами для переноса количества движения и тепла. Такой подход был впервые использован Коренном 1130] при изучении теплообмена в условиях изотропной турбулентности. Рассмотрим изотропный и однородный турбулентный поток с постоянным средним температурным градиентом вдоль оси у, перпендикулярной направлению основного потока — оси х. Необходимые допущения для описания турбулентного поля течения сводятся в данном случае к следующим [c.83]

Измерения переноса количества движения в случае полностью развитого течения в трубе позволяют непосредственно оценить затраты энергии на перемещение жидкости. Еще более важно отметить, что полностью развитое течение в трубе является очень удобной моделью для изучения механики жидкости, позволяющей продемонстрировать основные ее законы. Это очевидно из рассмотрения уравнения Навье — Стокса для осевой компоненты скорости при стационарном ламинарном осесимметричном течении в отсутствие массовых сил. В цилиндрических координатах оно имеет вид [686] [c.152]

Наука о механическом движении и взаимодействии материальных тел и называется механикой. Круг проблем, рассматриваемых в механике, очень велик и с развитием этой науки в ней появился целый ряд самостоятельных областей, связанных с изучением механики твердых деформируемых тел, жидкостей и газов. К этим областям относятся теория упругости, теория пластичности, гидромеханика, аэромеханика, газовая динамика и ряд разделов так называемой прикладной механики, в частности сопротивление материалов, статика сооружений, теория механизмов и машин, гидравлика, а также многие специальные инженерные дисциплины. Однако во всех этих областях наряду со специфическими для каждой из них закономерностями и методами исследования опираются на ряд основных законов или принципов и используют многие понятия и методы, общие для всех областей механики. Рассмотрение этих общих, понятий, законов и методов и составляет предмет так называемой теоретической (или общей) механики. [c.5]

Целый комплекс дисциплин, изучающих механическое движение и механическое взаимодействие различных материальных тел, объединяют под общим названием механика. К этим дисциплинам относятся, например, прикладная механика, обычно называемая теорией механизмов и машин и изучающая общие вопросы движения и работы механизмов и машин гидромеханика, изучающая движение жидкостей и тел, погруженных в жидкость аэромеханика, изучающая движение газообразных тел и движение твердых тел в газе, а также механические взаимодействия между твердыми телами и газом небесная механика, изучающая движение небесных тел, и т. д. К механике относят также науки, изучающие способы расчетов сооружений, машин и их деталей (строительная механика, детали машин, сопротивление материалов), а также целый ряд наук, занимающихся изучением машин отдельных отраслей промышленности или специальных сооружений (механика пищевых машин, механика сельскохозяйственных машин, механика корабля и т. д. и т. п.). [c.5]

При изучении движения среды методом Лагранжа задаются уравнения движения ее точек. Поп изучении движения средь методом Эйлера задается распределение скоростей в пространстве, занятом жидкостью, для каждого момента времени или задается так называемое поле скоростей. [c.223]

Противоречащий наблюдениям результат об отсутствии воздействия потока на движущееся s нем тело объясняется тем, что благодаря силам вязкости (которые в рассматриваемых схемах течения отсутствовали) будет срыв потока с поверхности н образование за телом вихрей (рис. 16.14), а ие плавное обтекание, как это изображено на рис. 16.13. Присоединенный вихрь, определяемый постулатом Жуковского — Чаплыгина, представляет своеобразный учет вязкости при изучении движения крылового профиля в идеальной жидкости. [c.273]

Добавлены две новые главы, посвященные релятивистской гидродинамике и гидродинамике сверхтекучей жидкости. Релятивистские гидродинамические уравнения (глава XV) могут найти применение в различных астрофизических вопросах, например при изучении объектов, в которых существенную роль играет излучение своеобразное поле применения этих уравнений открывается также и в совершенно другой области физики, например, в теории множественного образования частиц при столкновениях. Излагаемая в главе XVI двухскоростная гидродинамика дает макроскопическое описание движения сверхтекучей жидкости, каковой является жидкий гелий при температурах, близких к абсолютному нулю... [c.12]

Несмотря на все изложенное, изучение решений уравнений движения, соответствующих непрерывному стационарному потенциальному обтеканию тел, имеет в некоторых случаях смысл. Между тем как в общем случае обтекания тел произвольной формы истинная картина течения практически ничего общего с картиной потенциального обтекания не имеет, в случае тел, имеющих некоторую особую ( хорошо обтекаемую , см. 46). форму, движение жидкости может очень мало отличаться от потенциального (точнее, оно будет не потенциальным лишь в тонком слое жидкости вблизи поверхности тела и в сравнительно узкой области следа позади тела). [c.34]

Мы переходим теперь к изучению влияния, которое оказывают на движение жидкости происходящие при движении процессы диссипации энергии. Эти процессы являются выражением всегда имеющей место в топ или иной степени термодинамической необратимости движения, связанной с наличием внутреннего трения (вязкости) и теплопроводности. [c.71]

При изучении движения вязких жидкостей можно получить ряд существенных результатов из простых соображений, связанных с размерностью различных физических величин. Рассмотрим какой-нибудь определенный тип движения. Этим типом может быть, например, движение тела определенной формы через жид- [c.86]

Необходимо отметить, что применимость уравнения теплопроводности (50,4) к жидкостям практически сильно ограничена. Дело в том, что в жидкостях, реально находящихся в поле тяжести, уже малый градиент температуры приводит в большинстве случаев к возникновению заметного движения (так называемая конвекция см. 56). Поэтому реально можно иметь дело с неравномерным распределением температуры в неподвижной жидкости, разве только, если градиент температуры направлен противоположно силе тяжести или же если жидкость очень вязкая. Тем не менее, изучение уравнения теплопроводности в форме (50,4) весьма существенно, так как уравнением такого вида описываются процессы теплопроводности в твердых телах. Имея это в виду, мы займемся здесь и в 51, 52 более подробным его исследованием. [c.278]

Переходя к изучению движения сжимаемой жидкости (или газа), мы начнем с исследования малых колебаний в ней колебательное движение с малыми амплитудами в сжимаемой жидкости называют звуковыми волнами. В каждом месте жидкости в звуковой волне происходят попеременные сжатия и разрежения. [c.350]

Движение, возникающее в вязкой жидкости при колебаниях погруженных в нее твердых тел, обладает рядом характерных особенностей. Для изучения этих особенностей удобно начать с рассмотрения простого типичного примера (G. G. Stokes, 1851). Пусть несжимаемая жидкость соприкасается с неограниченней плоской поверхностью, совершающей (в своей плоскости) простое гармоническое колебательное движение с частотой ш. Требуется определить возникающее при этом в жидкости движение. [c.121]

Коэффициент количества движения. При изучении пьтравлики часто необходимо знать вел1 чину количества двилсения секу ,лной массы жидкости, протекающей через данное л<н-вое сечение. [c.61]

В технике все чаще встречаются задачи, в которых необходимо учитывать влияние сжимаемости в жидкостях (например, при изучении взрывов в воде, движении жидкостей в гидропушках и гидромониторах и пр.). В этих случаях давление может достигать десятков тысяч атмосфер, поэтому величины плотности и вязкости нельзя считать постоянными. [c.72]

Легкоподвижность жидкости требует знания поведения каждой ее частицы что создает большие трудности при исследовании движения. Поэтому изучение движения жидкости обычно начинают с абстрактной модели невязкой жидкости, теорию движения которой можно считать достаточно разработанной. [c.58]

Криволинейность потока на пороге. не позволяет в поллой мере использовать теорию плавно изменяющегося движения при изучении потока через водослив с широким порогом. Если бы движение ira водосливе можно было рассматривать как плавно изменяющееся, то свободный уровень жидкости на водосливе [c.433]

К изложенным результатам о форме траекторий частиц жидкости надо отнестись с большой осторожностью. Эти результаты являются совершенно справедливыми для волн бесконечно малой амплитуды, т. е. являются справедливыми при тех упрощающих предположениях, которые лежат в основе теории бесконечно малых волн. Но при изучении волн конечной амплитуды мы встретимся с замечательным явлением, обнаруженным Стоксом (G. G. Stokes, 1819—1903) [187], [188], переноса жидкости в направлении распространения прогрессивной волны прогрессивная волна создает внутри жидкости движение частиц в направлении своего распространения. Таким образом, частицы жидкости не описывают замкнутых траекторий. [c.37]

Наиболее бросающимся в глаза свойством, разделяющим жидкости, описываемые уравнением (6-4.47), и простые жидкости с затухающей памятью, является их поведение под действием внезапного изменения приложенных напряжений. В экспериментах по изучению последействия наблюдается движение жидкости после внезапного прекращения действия напряжений. Если пренебрегать инерцией, то чисто вязкая жидкость прекратила бы деформацию сразу после снижения напряжений. Простая жидкость со свойствами гладкости, описанными в разд. 4-4, обнаружила бы некоторое мгновенное последействие (т. е. скачкообразному снятию напряжений будет соответствовать скачок деформации). Жидкость, описываемая уравнением (6-4.47), тоже проявила бы последействие, но не мгновенное, а происходящее с некоторым запаздыванием (т. е. скачок напряжений вызвал бы скачок скорости деформации). К сожалению, инерцией нельал пренебречь в случаях, когда имеется тенденция к мгновенному последействию. Следовательно, нельзя привести и непротиворечивого экспе- [c.244]

Для выполнения расчетов процессов переноса на основе кинетической теории (уравнение переноса Больцмана) [588] требуются данные о молекулярном взаимодействии, которые значительно усложняют расчеты для некоторых газов [342] и неизвестны для большинства жидкостей [229]. Введением соответствующих феноменологических соотношений в механике сплошной среды [686] удается эффективно заменить фазовое пространство (координаты положения и количества движения) уравнения переноса Больцмана конфигурационным пространством (координаты положения) и свойствами переноса пос.ледние могут быть определены экспериментально. Это составляет основу второго из указанных выше методов исследования, который сравнительно недавно используется при изучении многофазных систем. [c.16]

Безант в 1859 г. сформулировал задачу о схлопывании сферической полости [49]. Релей учел влияние инерции [768]. Следующим шагом был учет поверхностного натяжения [160]. В работе [607] исследовано влияние инерции жидкости на кавитационные пузырьки и решены уравнения количества движения для перемещения стенки пузырька, включая эффект поверхностного натяжения, для случая постоянного внутреннего и меняющегося по времени внешнего давления. Рост паровых пузырьков в кипящей жидкости, определяемый одной лишь теплоотдачей, изучен в работе [62]. [c.134]

Исходя из предпосылки, что добавка твердых частиц всегда вызывает увеличение потерь давления на единицу длины трубы, многие авторы пытались сделать обобщения на основе наблюдаемых явлений установить соотношение между избыточными потерями давления, вызванными присутствием твердых частиц, с модифицированным числом Рейнольдса течения в трубе [45, 120, 311, б51, 822] и выявить общие закономерности на основе изучения движения отдельной частицы [822] и влияния твердых частиц на локальнзгю турбулентность жидкости [401]. К перечисленным с.ледует добавить работы [5, 210, 427], авторами которых была установлено, что отношение размера частиц к диаметру трубы несущественно. В работах [427, 869] изучалась дискретная фаза. Сообщалось также [304], что в некоторых случаях при добавлении твердых частиц (стеклянных шариков диаметром 200 мк) потери давления при течении по трубе снижались до меньшего уровня, чем в потоке чистого воздуха авторы работы [636] наблюдали в некоторых условиях возникновение непредвиденных градиентов давления. Подробнейшие исследования были выполнены Томасом [798—806], из которых следовало, что в некоторых случаях причиной снижения давления в присутствии частиц твердой фазы является неньютоновская природа смеси. Подробный обзор статей по рассматриваемому вопросу содержится в работе [167]. Обзор выявленных соотношений между потерями давления и содержанием частиц в двухфазном потоке, а также анализ методов теории подобия можно найти в работе [175]. [c.153]

Следовательно, теорема о движении центра масс и теорема об изменении количества движения системы представляют собой, по существу, две разные формы одной и той же теоремы. В тех случаях, когда изучается движение твердого тела (или системы тел), можно в равной мере пользоваться любой из этих форм, причем уравнением (16) обычно пользоваться удобнее. Для непрерывной же среды (жидкость, газ) при решении задач обычно пользуются теоремой об изменении количества движения системы. Важные приложения эта теорема имеет также в теории удара (см. гл. XXXI) и при изучении реактивного движения (см. 114). , [c.282]

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]

Изменение скорости на малых расстояниях обусловлено мелкомасштабными пульсациями. С другой стороны, свойства локальной турбулентности не зависят от усредненного движения. Поэтому можно упростить изучение корреляционных функций локальной турбулентности, рассматривая вместо этого идеализированный случай турбулентного движения, в котором изотропия и однородность имеют место не только на малых (как в локальной турбулентности), но и на всех вообш,е масштабах усредненная скорость при этом равна нулю. Такую полностью изотропную и однородную турбулентность ) можно представить себе как движение в жидкости, подвергнутой сильному взбалтыванию и затем оставленной в покое. Такое движение, разумеется, непременно затухает со временем, так что функциям времени становятся и компоненты корреляционного тензора ). Выведенные ниже соотношения между различными корреляционными функциями относятся к однородной и изотропной турбулентности на всех ее масштабах, а к локальной турбулентности — на расстояниях г <С /. [c.194]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...