Что такое поток жидкости: Поток жидкости и его параметры

Содержание

20. Характеристики потока жидкости. Гидравлика

Читайте также

Повышенный расход охлаждающей жидкости

Повышенный расход охлаждающей жидкости Неисправности системы охлаждения Повреждение радиатора. Проверить герметичность радиатора. Мелкие дефекты радиатора устранить пайкой. При сильных повреждениях радиатор заменить.Повреждение шлангов или прокладок в соединениях.

2. Основные свойства жидкости

2. Основные свойства жидкости Плотность жидкости.Если рассмотреть произвольный объем жидкости W, то он имеет массу M.Если жидкость однородна, то есть если во всех направлениях ее свойства одинаковы, то плотность будет равна где M – масса жидкости.Если требуется узнать r в

3.

 Силы, действующие в жидкости

3. Силы, действующие в жидкости Жидкости делятся на покоящиеся и движущиеся.Здесь же рассмотрим силы, которые действуют на жидкость и вне ее в общем случае.Сами эти силы можно разделить на две группы.1. Силы массовые. По-другому эти силы называют силами, распределенными по

14. Методы определения движения жидкости

14. Методы определения движения жидкости Гидростатика изучает жидкость в ее равновесном состоянии.Кинематика жидкости изучает жидкость в движении, не рассматривая сил, порождавших или сопровождавших это движение.Гидродинамика также изучает движение жидкости, но в

19. Уравнение неразрывности жидкости

19. Уравнение неразрывности жидкости Довольно часто при решении задач приходится определять неизвестные функции типа:1) р = р (х, у, z, t) – давление;2) nx(х, у, z, t), ny(х, у, z, t), nz(х, у, z, t) – проекции скорости на оси координат х, у, z;3) ? (х, у, z, t) – плотность жидкости.

Эти неизвестные,

31. Уравнения движения вязкой жидкости

31. Уравнения движения вязкой жидкости Для получения уравнения движения вязкой жидкости рассмотрим такой же объем жидкости dV = dxdydz, который принадлежит вязкой жидкости (рис. 1).Грани этого объема обозначим как 1, 2, 3, 4, 5, 6. Рис. 1. Силы, действующие на элементарный объем

32. Деформация в движущейся вязкой жидкости

32. Деформация в движущейся вязкой жидкости В вязкой жидкости имеются силы трения, в силу этого при движении один слой тормозит другой. В итоге возникает сжатие, деформация жидкости. Из-за этого свойства жидкость и называют вязкой.Если вспомнить из механики закон Гука, то

40.

Распределение скоростей в «живом» сечении потока

40. Распределение скоростей в «живом» сечении потока Современной гидродинамике удалось разрешить эти проблемы, применив метод статистического анализа. Основным орудием этого метода является то, что исследователь выходит за рамки традиционных подходов и применяет для

42. Параметры потока, от которых зависит потеря напора. Метод размерностей

42. Параметры потока, от которых зависит потеря напора. Метод размерностей Неизвестный вид зависимости определяется по методу размерностей. Для этого существует ?-теорема: если некоторая физическая закономерность выражена уравнением, содержащим к размерных величин,

43. Равномерное движение и коэффициент сопротивления по длине.

Формула Шези. Средняя скорость и расход потока

43. Равномерное движение и коэффициент сопротивления по длине. Формула Шези. Средняя скорость и расход потока При ламинарном движении (если оно равномерное) ни живое сечение, ни средняя скорость, ни эпюра скоростей по длине не меняются со временем.При равномерном движении

47. Турбулентный равномерный режим движения потока

47. Турбулентный равномерный режим движения потока Если рассмотреть плоское движение (т. е. потенциальное движение, когда траектории всех частиц параллельны одной и той же плоскости и являются функции ей двух координат и если движение неустановившееся), одновременно

51. Скорость истечения в сужающемся канале, массовая скорость перемещения потока

51. Скорость истечения в сужающемся канале, массовая скорость перемещения потока Скорость истечения в сужающемся каналеРассмотрим процесс адиабатного истечения вещества. Предположим, что рабочее тело с некоторым удельным объемом (v1) находится в резервуаре под

СИЛА ПОТОКА

СИЛА ПОТОКА Электрические станции в большинстве построены у нас на дешевом топливе, которое раньше считалось бросовым: на буром угле, на торфе, на угольной мелочи. Но станции еще есть и на реках — на дешевом источнике энергии.Большую гидростанцию соорудить не легко. Надо

О добавлении охлаждающей жидкости

О добавлении охлаждающей жидкости Если при значительном охлаждении автомобиля (-30 °C) уровень ОЖ в расширительном бачке существенно понизится, то не торопитесь доливать. Включите УОПД, запустите мотор, прогрейте его, зарядите ТА. Если после этого уровень ОЖ будет

Охлаждающие жидкости и основные требования к ним

Охлаждающие жидкости и основные требования к ним Большой недостаток воды как охлаждающей жидкости в системах охлаждения автомобильных двигателей – высокая температура замерзания, что делает ее непригодной для применения в зимнее время. Еще один недостаток – наличие

6.1.3. Рабочие и специальные жидкости

6.1.3. Рабочие и специальные жидкости В зависимости от назначения и свойств жидкости делятся на охлаждающие, тормозные, амортизационные и пусковые.Гидравлические масла работают при больших перепадах температур (от —40 до +80 °C), давлениях 10–15 МПа, скоростях скольжения до

Поток жидкости и его параметры

Поток жидкости характеризуется такими параметрами как площадь живого сеченияS, расход жидкости Q(G), средняя скорость движения υ.

Живое сечение потока — это сечение, которое перпендикулярно в каждой точке скорости частиц потока жидкости.

Векторы скорости частиц имеют некоторое расхождение в потоке жидкости.

Живым сечением потока жидкости называется сечение, которое перпендикулярно в каждой точке скорости частиц потока жидкости. Поэтому живое сечение потока — криволинейная плоскость (рис. 2, а, линия I—I). В виду незначительного расхождения векторов скорости в гидродинамике за живое сечение принимается плоскость, расположенная перпендикулярно скорости движения жидкости в средней точке потока (рис. 2, б).

Рис. 2. Векторы скорости потока жидкости (а) и живое сечение потока (б)

 

Расход жидкости — это количество жидкости, протекающей через живое сечение потока в единицу времени. Расход может определяться в массовых долях G и объемных Q.

Средняя скорость движения жидкости — это средняя скорость частиц в живом сечении потока.

Если в живом сечении потока, движущегося, например, в трубе, построить векторы скорости частиц и соединить концы этих векторов, то получится график изменения скоростей (эпюра скоростей) (рис. 3).

Рис. 3. Распределение скоростей движения жидкости в живом сечении трубы при течении: а — турбулентном; б — ламинарном

 

Если площадь такой эпюры разделить на диаметр данной трубы, то получится значение средней скорости движения жидкости в данном сечении:

где Sэ — площадь эпюры местных скоростей;

d — диаметр трубы.

Объемный расход жидкости рассчитывается по формуле

где Q — площадь живого сечения потока.

Параметры потока жидкости определяют характер движения жидкости. При этом оно может быть установившимся и неустановившимся, равномерным и неравномерным, неразрывным и кавитационным, ламинарным и турбулентным.


Узнать еще:

Типы потоков жидкости

Совокупность элементарных струек жидкости представляет собой поток жидкости. Различают следующие типы потоков (или типы движений жидкости).

Напорные потоки (напорные движения) - это такие, когда поток ограничен твердыми стенками со всех сторон, при этом в любой точке потока давление отличается от атмосферного обычно в большую сторону, но может быть и меньше атмосферного. Движение в этом случае происходит за счёт напора, создаваемого, например, насосом или водонапорной башней. Давление вдоль напорного потока обычно переменное. Такое движение имеет место во всех гидроприводах технологического оборудования, водопроводах, отопительных системах и т.п.

Безнапорные потоки (безнапорные движения) отличаются тем, что поток имеет свободную поверхность, находящуюся под атмосферным давлением.

Безнапорное движение происходит под действием сил тяжести самого потока жидкости. Давление в таких потоках примерно одинаково и отличается от атмосферного только за счет глубины потока. Примером такого движения может быть течение воды в реке, канале, ручье.

Свободная струяне имеет твёрдых стенок. Движение происходит под действием сил инерции и веса жидкости. Давление в таком потоке практически равно атмосферному. Пример свободной струи – вытекание жидкости из шланга, крана и т.п.

Гидравлические характеристики потока жидкости

В гидравлике различают следующие характеристики потока: живое сечение, смоченный периметр, гидравлический радиус, расход, средняя скорость.

Живым сечением потока называется поверхность (поперечное сечение), нормальная ко всем линиям тока, его пересекающим, и лежащая внутри потока жидкости. Площадь живого сечения обозначается буквой ω.

Для элементарной струйки жидкости используют понятие живого сечения элементарной струйки (сечение струйки, перпендикулярное линиям тока), площадь которого обозначают через .

Смоченный периметр потока – линия, по которой жидкость соприкасается с поверхностями русла в данном живом сечении. Длина этой линии обозначается буквой .

В напорных потоках смоченный периметр совпадает с геометрическим периметром, так как поток жидкости соприкасается со всеми твёрдыми стенками.

Гидравлическим радиусом R потока называется часто используемая в гидравлике величина, представляющая собой отношение площади живого сечения S к смоченному периметру :

При напорном движении в трубе круглого сечения гидравлический радиус будет равен:

,

т. е. четверти диаметра, или половине радиуса трубы.

Для безнапорного потока прямоугольного сечения с размерами гидравлический радиус можно вычислить по формуле

.

Свободная поверхность жидкости при определении смоченного периметра не учитывается.

Расход потока жидкости (расход жидкости) – количество жидкости, протекающей в единицу времени через живое сечение потока.

Различают объёмный, массовый и весовой расходы жидкости.

Объёмный расход жидкости это объём жидкости, протекающей в единицу времени через живое сечение потока. Объёмный расход жидкости измеряется обычно в м3, дм3 или л/с. Он вычисляется по формуле

,

где Q - объёмный расход жидкости,

V - объём жидкости, протекающий через живое сечение потока,

t – время течения жидкости.

Массовый расход жидкости это масса жидкости, протекающей в единицу времени через живое сечение потока. Массовый расход измеряется обычно в кг/с, г/с или т/с и определяется по формуле

где QM - массовый расход жидкости,

M - масса жидкости, протекающий через живое сечение потока,

t – время течения жидкости.

Весовой расход жидкости это вес жидкости, протекающей в единицу времени через живое сечение потока. Весовой расход измеряется обычно в Н/с, КН/с. Формула для его определения выглядит так:

где QG - весовой расход жидкости,

G - вес жидкости, протекающий через живое сечение потока,

t – время течения жидкости.

Чаще всего используется объёмный расход потока жидкости. С учётом того, что поток складывается из элементарных струек, то и расход потока складывается из расходов элементарных струек жидкости dQ.

Расход элементарной струйки – объем жидкости dV, проходящей через живое сечение струйки в единицу времени. Таким образом:

Если последнее выражение проинтегрировать по площади живого сечения потока можно получить формулу объёмного расхода жидкости, как сумму расходов элементарных струек

Применение этой формулы в расчетах весьма затруднительно, так как расходы элементарных струек жидкости в различных точках живого сечения потока различны. Поэтому в практике для определения расхода чаще пользуются понятием средней скорости потока.

Средняя скорость потока жидкости Vср в данном сечении это не существующая в действительности скорость потока, одинаковая для всех точек данного живого сечения, с которой должна была бы двигаться жидкость, что бы её расход был равен фактическому.

3.5. Потоки жидкости

Классификация потоков по характеру границ. Потоком жидкости в гидравлике называют движущуюся массу жидкости, ограниченную направляющими твердыми поверхностями, поверхностями раздела жидкостей или свободными поверхностями. В зависимости от характера и сочетания ограничивающих поток поверхностей потоки делятся на безнапорные, напорные потоки и гидравлические струи.

Безнапорные потоки ограничены частично твердой, частично свободной поверхностью. Примером таких потоков может служить поток в реке или канале, а также в трубе, работающей неполным сечением.

Напорные потоки ограничены твердыми поверхностями, например поток в трубе, все сечение которой заполнено движущейся жидкостью и при этом стенки трубы испытывают давление со стороны потока, отличающееся от давления окружающей среды (в таких случаях говорят, что труба работает полным сечением под напором).

Гидравлические струи ограничены только жидкостью или газовой средой, например, струя, вытекающая из сосуда через отверстие в атмосферу, или струя воды, выбрасываемая гидромонитором при подводной разработке грунта.

Живое сечение, гидравлический радиус. Сечение потока, во всех точках которого линии тока, пересекающие эту поверхность, нормальны к ней, называется живым сечением потока. Разбив поток на элементарные струйки, получим, что площадь живого сечения потока равна сумме площадей живых сечений элементарных струек:

.

Смоченный периметр представляет собой длину линии, по которой жидкость в живом сечении соприкасается с твердыми поверхностями, ограничивающими поток. При напорных потоках длина смоченного периметра равна длине всего периметра живого сечения, а в безнапорных потоках смоченный периметр составляет некоторую часть полного периметра.

Гидравлическим радиусом называется отношение площади живого сечения к смоченному периметру в этом сечении:

. (3.24)

Как будет показано далее, гидравлический радиус - важная характеристика при определении расхода, проходящего через живое сечение.

В напорном потоке для круглого живого сечения (диаметр , радиус ) имеем

или .

Следовательно, в данном случае гидравлический радиус равен половине геометрического радиуса или 0,25 диаметра.

В безнапорном потоке для прямоугольного живого сечения (ширина по дну , глубина жидкости ) гидравлический радиус равен

.

В достаточно широких потоках (малые значения отношения ) гидравлический радиус принимают равным глубине наполнения.

Расход. Средняя скорость. Объемное количество жидкости, проходящей через живое сечение потока в единицу времени, называется расходом потока в данном сечении или просто расходом. Расход потока равен сумме расходов элементарных струек, составляющих поток:

. (3.25)

Важной характеристикой потока является средняя скорость потока в данном сечении, представляющая собой частное от деления расхода на площадь живого сечения потока:

. (3.26)

В реальных потоках вязкой жидкости местные скорости в различных точках живого сечения будут различными. Как будет показано далее, только в отдельных точках живого сечения местная скорость будет равна средней скорости . Введение понятия о средней скорости потока в данном живом сечении позволяет проще решать практические задачи.

Рассматривается некий условный (фиктивный) поток, все точки живого сечения в котором характеризуются одними и теми же местными скоростями, равными средней скорости в данном живом сечении. Тогда, умножив площадь живого сечения на среднюю скорость в данном живом сечении, получим действительный расход, проходящий через это живое сечение.

Средняя скорость в сечении представляет собой одинаковую для всех точек сечения воображаемую скорость, при которой через данное живое сечение проходит тот же расход, что и при действительных местных скоростях, разных в различных точках сечения.

По характеру изменения поля скоростей по координатам установившееся движение подразделяется на равномерное и неравномерное.

Равномерное движение характеризуется параллельностью и прямолинейностью линий тока. Размеры и форма живых сечений и средние скорости потока по его длине не изменяются. Местные скорости в соответственных точках всех живых сечений но длине потока также одинаковы. Ускорения при равномерном движении равны нулю. В безнапорном равномерном потоке как следствие вышесказанного и глубины будут неизменными по длине.

Неравномерное движение характеризуется тем, то семейство линий тока уже не представлено параллельными прямыми. Площади живых сечений и средние скорости могут быть переменными по длине потока. Неравномерное движение может быть ускоренным или замедленным.

Среди неравномерных движений выделяют плавно изменяющееся движение, которое характеризуется следующими признаками: линии тока примерно параллельны, кривизна их достаточна мала; живые сечения можно считать плоскими; изменения формы и площади живых сечений по длине потока происходят весьма плавно.

В связи с отмеченными особенностями при расчетах плавно изменяющихся потоков пренебрегают составляющими скоростей (и ускорений) в плоскости живого сечения. Если ось ОХ совпадает с направлением линий тока, то при плавно изменяющемся движении

Тогда уравнение неразрывности (3.20) примет вид

,

т. е. вдоль данной линии тока (вдоль потока) скорость не изменяется. В таком случае движение рассматривают как равномерное прямолинейное.

Неустановившееся (нестационарное) движение по характеру изменения скоростей во времени подразделяется на быстро изменяющееся и медленно изменяющееся. Последний вид движения часто называется также квазиустановившимся (квазистационарным). Поясним, что «квази» в переводе с латинского означает «якобы», «почти», «как бы».

В движущейся жидкости различают продольную составляющую скорости (или продольную скорость) и поперечные составляющие скорости. Обычно направление оси ОХ совпадает с направлением продольной скорости. Соответственно направление поперечных составляющих скорости совпадает с направлениями осей 0Y и 0Z.

Распределение продольных скоростей по живому сечению или в различных точках вертикали, принадлежащей данному живому сечению, характеризует эпюра скоростей. Для всех точек живого сечения эпюра скоростей - объемная фигура, а эпюра скоростей на данной вертикали - плоская фигура.

Движения также подразделяются на пространственные (трехмерные), плоские и одномерные. В пространственном движении кинематические характеристики зависят от трех координат: , например движение на повороте безнапорного потока в канале или на повороте напорного потока в трубопроводе или движение в канале с изменяющимся по длине живым сечением.

Плоским (двухмерным) движением считается такое, при котором кинематические характеристики зависят только от двух координат и не зависят от третьей. Например, если , ато движение происходит в плоскостях, параллельных одной плоскости, в данном случаеX0Z, и характеристики такого движения одинаковы во всех этих плоскостях. Такое движение происходит в достаточно широком канале: открытом - безнапорное движение или в закрытом, полностью заполненном жидкостью (напорное движение), а также при перемещении грунтовых вод в достаточно широкой подземной области, поперечное сечение которой близко к прямоугольнику.

Одномерным движением называется такое, в котором скорости зависят только от одной координаты. Такое движение характерно для большинства гидравлических задач, когда достаточно принять в рассмотрение только среднюю скорость и определять ее в зависимости лишь от продольной координаты.

Уравнение неразрывности для потока. От уравнения неразрывности для элементарной струйки несжимаемой жидкости (3.22) можно перейти к уравнению неразрывности для потока. Для потока несжимаемой (капельной) жидкости оно имеет вид

Поток жидкости - Энциклопедия по машиностроению XXL

Для реверсирования силового потока жидкости и для дифференциального способа подключения цилиндра применен двухпозиционный золотник 8 с открытым центром при левом крайнем (по схеме) положении золотника.  [c.331]

Для поддержания постоянного давления и для предохранения гидросистемы от перегрузки после насоса имеется предохранительный клапан 6. Пластинчатый фильтр 4 предназначен для очистки масла. Поток жидкости, идущий от насоса, разветвляется по двум направлениям к цилиндру и через дроссель с регулятором 5 в бак 1. При полном перекрытии регулятора скорость поршня будет максимальной. По мере открытия проходного сечения в рег)/ляторе часть жидкости отводится в бак, а при полном открытии дросселя вся жидкость, нагнетаемая насосом, поступит в бак движение поршня прекращается.  [c.288]


Составим уравне яш Бернулли для потока жидкости во всасывающем трубопроводе, т. е. для сечений О—О и i—1 (принимая а = 1)  [c.130]

Поток жидкости в одном направлении  [c.267]

Пропуск потока жидкости только в одном направлении  [c.270]

Износ деталей машин и аппаратов может быть вызван трением металлических деталей друг о друга и воздействием рабочей среды — потоком жидкости или газа, царапанием твердых частиц о поверхность деталей и другими поверхностными процессами.[c.503]

Из гидродинамики известно, что скорость жидкости, обтекающей твердую поверхность, только в непосредственной близости от нее равна нулю, а далее постепенно возрастает и достигает величины, свойственной потоку жидкости (рис. 143). Этот слой жидкости с постепенно нарастающей от пуля до Vg скоростью движения, толщиной П, называют граничным слоем Прандтля.  [c.207]

Большинство технологических аппаратов отличаются следующим. В одних аппаратах происходит обдувка (обтекание) или продувка потоком жидкости или газа постоянных рабочих элементов, с помощью которых осуществляется технологический процесс. К таким элементам относятся пучки труб, стержней или пластин, а также слоевые или другие насадки, предназначенные для нагрева или охлаждения одной рабочей среды другой осадительные электроды электрофильтров тканевые, волокнистые, сетчатые, зернистые и другие фильтрующие перегородки сетчатые или решетчатые тарелки, слои кускового, зернистого,-кольцевого и другого насыпного материала, используемые для различных массообменных процессов (абсорбции, десорбции, ректификации, регенерации, катализа и др. ).  [c.6]

Значение истинной кинетической энергии потока жидкости, проходящей через сечение в единицу времени, т. е. мощность, можно получить просуммировав энергию элементарных струек жидкости, протекающей через элементарные площадки сечения АВ ( )  [c.16]

Риман И. С. Простой приближенный метод расчета изменения профиля скоростей в потоке жидкости под действием сопротивления. — В кн. Промышленная аэродинамика. М. Оборонгиз, 1962, вып. 24, с. 158—167.  [c.341]

Потери энергии в местных сопротивлениях, отнесенные к единице веса потока жидкости, называются местными потерями напора и подсчитываются по общей формуле  [c.146]

Применяемая на схемах система символических и условных обо-(наченмй гидроаппаратуры включает трубопроводы и их соединение, аппаратуру насоса, аппаратуру силовых цилиндров и гидромоторов, аппаратуру общего назначения, аппаратуру регулирования давления, аппаратуру общего регулирования потока или расхода жидкости, аппаратуру распределения потока жидкости и аппаратуру невозвратного действия.[c.327]


Гидроаннаратамн называют устройства, служащие для управления потоками жидкости изменения или поддержания заданного давления или расхода, а также изменения направления движения потока.  [c.356]

Гидрораспределители, основным назначением которых является излтенение согласно внешнему управляющему воздействию направления движения потоков жидкости в нескольких гидролиниях. Наиболее широко применяются золотниковые гидрораспределители.  [c.356]

Расчеты по формулам (7-35) — (7-37) позволяют установить достаточную сходимость результатов, получаемых по различным формулам небольшое влияние концентрации на теплоперенос снижение Nun/Nu ниже единицы с ростом концентрации (наиболее заметное для суспензий с малым p p ) и увеличение ап/а сверх единицы для суспензий с хорошо теплопроводными частицами соизмеримость влияния физических характеристик и концентрации на NUn/Nu для суспензий с низким Хт/Х и с т/с =ртст/рс (вода—мел)—Оп/а тем меньше 1, чем выше концентрация. Эти результаты иллюстрируют принципиальные особенности теплопереноса гидродисперсными потоками в отличие от газовзвеси появление твердых частиц в потоке жидкости либо не улучшает обстановку в ядре и пристенном слое, либо содействует ее ухудшению (рис. 6-1) в силу соизмеримости основных теплофизических параметров компонентов.  [c.247]

Искажения кристаллической региетки, дробление блоков мозаики, Сопротивление износу от действия потока жидкости или газа.  [c.507]

При определенных гидродинамических условиях нарушается сплошность движущегося потока жидкости и образуются пузыри. Затем они сокращаются и исчезают. Это явление, протекающее в жидкостном потоке, называют кавитацией (от латинского слова avitas —пустота).  [c.340]

Рис. 1.49. Ст )уктурс потока жидкости за решеткой, протекающей через плоскую решетку в неограниченное пространство
Изл И аемые методтл решения касаются всех основных случаев изменения формы профиля скорости потока жидкости, т. е. как ослабления, так II усиления неравномерности потока, а также превращения равномерного профиля в заданный неравномерный любой формы, что достигается с помощью сопротивления, распределенного равномерно или соответственно неразномерно по сечению канала.  [c.92]

А. М. Вайсман н М. А. Гольдштик считают, что их теория объясняет наблюдаемую в опытах большую неравномерность распределения скоростей, возникающую за слоем в потоке жидкости, вошедшей с первоначальным равномерным профилем скорости.  [c.279]

При более значительных скоростях движения воды, превы-шаюш,пх скорости, приведенные на кривой (рис. 45), наблюдается сильное разрушение металла вследствие комплексного явлении коррозии и эрозии. Указанный внд разрушения, известный иод названием коррозионной эрозии, возникающий вследствие механического воздействия агрессивной среды на поверхностные слои металла, покрытые продуктами коррозии или пассивированные, часто встречается в химической промышленности при эксплуатации насосов, трубопроводов и тому подобного оборудования, где имеет место воздействие на металл быстродвижущихся потоков жидкости, жидких капель или пара.[c.81]

В некоторых случаях при очень быстром движении коррозионной среды или при сильном ударном механическом действии ее на металлическую поверхность наблюдается усиленное разрушение не только защитных пленок, но н самого металла, называемое кавитационной эрозией. Такой вид разрушения металла наблюдается у лопаток гидравлических турбин, лопаете пропеллерных мешалок, труб, втулок дизелей, быстро-ходшчх насосов, морских гребных винтов и т. п. Разрушения, вызываемые кавитационной эрозией, характеризуются появлением в металле трещин, мелких углублений, переходящих в раковины, и даже выкрашиванием частиц металла. С увеличением а1-рессивности среды кавитадиоппая устойчивость конструкционных металлов и сплавов понижается. Кавитационная устойчивость металлов и сплавов в значительной степени зависит не только от природы металла, но н от конфигурации отдельных узлов машин и аппаратов, их конструктивных особенностей, распределения скоростей потока жидкостей и др. Известно также, что повышение твердости металлов повышает их кавитационную стойкость. Этим объясняется, что для борьбы с таким видом разрушения обыч)ю применяют легированные стали специальных марок (аустенитные, аустенито-мартенситные стали и др.), твердость которых повышают путем специальной термической обработки.  [c.81]


Подобными называют такие потоки жидкости, у которых каждая характеризующая их физическая величина находится для любых сходственных точек в одинаковом отношении. Понятие гидродинамического подобия включает (рис. V—1) подобие поверхностей, ограничивающих потоки (геометрическое подобие) пропорциональность скоростей в сходственных точках и подобие траекторий движения сходственных частиц жидкости (кинематическое подобие) пропорциональность сил, действующих на сходственные частицы жидкости и пропорциопалытость масс этих частиц (динамическое подобие).  [c.103]

Особенность показанной на рисунке конструкции состоит в том, что при открытом клаг аие поток жидкости в нем проходит последовательно через два сопротивления — клапанную щель (Д,, у) и дроссельные отверстия (dl), благодаря чему в промежуточной между этими сопротивлениями камере создается некоторое избыточное давление которое дает дополнительное усилие сжатия клапанной пружины.[c.186]


Датчики потока жидкости - подбор по характеристикам

Датчики потока жидкости предназначены для индикации потока жидкого вещества, определения скорости и измерения уровня расхода продукта.

Современные реле потока отличаются высокой чувствительностью и способны реагировать даже на слабый поток жидкости в трубопроводе. Разнообразие моделей позволяет применять датчики потока для работы с различными видами жидких продуктов, в том числе с агрессивными и опасными веществами. Некоторые производители предлагают взрывозащищенные варианты, безопасные для применения в опасных производствах.

Выбрать и купить реле потока вы можете в интернет-магазине …


Область применения датчиков потока жидкости

Реле потока жидкости применяются для решения различных задач во многих отраслях промышленности:

  • в системах водоснабжения и водоотведения для контроля подачи воды, поддержания работы насосного оборудования, организации систем отведения сточных вод, канализационных сооружений, защиты насосного оборудования и двигателей от «сухого хода»,
  • в системах отопления, охлаждения, вентиляции и кондиционирования воздуха для контроля подачи воды, хладагента, специальных жидкостей, отведения отработанных жидкостей из системы,
  • в нефтегазовой сфере для контроля потока газа, нефти, нефтепродуктов при транспортировке и хранении,
  • в металлургии, сталелитейной промышленности в системах подачи и отведения воды и другой жидкости,
  • в химической промышленности для работы с агрессивными и опасными видами жидких продуктов, системах подачи и отведения воды,
  • в сельском хозяйстве при автоматизации процессов кормления, в поилках, в системах полива и орошения, при работе с жидкими удобрениями,
  • в пищевой промышленности для контроля подачи различных видов жидких пищевых продуктов, в том числе минеральной воды, молочной и кисломолочной продукции, алкогольных напитков, пива и т. д.

Некоторые виды датчиков потока жидкости также подойдут для работы с газами, что значительно расширяет возможности применения устройств в промышленности и быту.

Виды реле потока жидких материалов и их назначение

Современные виды реле потока жидкости имеют общее основное назначение – контроль наличия или отсутствия потока рабочей жидкости в трубопроводе. Различия заключаются в принципах работы и возможностях применения датчиков.

  1. Механическое лопастное реле потока представляет собой встраиваемое в трубу устройство, снабженное специальной лопастью. При наличии потока в трубопроводе лопасть отклоняется, приводя к замыканию контактов и срабатыванию датчика. Лопастное реле практически не имеет ограничений в применении, мало подвержено износу и не нуждается в обслуживании.
  2. Тепловое реле потока контролирует наличие потока с помощью измерения уровня рассеивания тепловой энергии от встроенного нагревательного элемента. В зависимости от скорости изменения температуры нагревательного элемента регистрируется поток, а также его скорость при наличии такой функции. Термоанемометрический принцип измерения потока не подходит для некоторых опасных видов жидкостей. Для сохранения надежности регистрации необходимо поддерживать чистоту чувствительных элементов датчика. Некоторые виды устройств не подходят для работы в условиях постоянно изменяющейся скорости потока.
  3. Механический поршневой датчик потока работает на базе магнитно-поршневой системы. При наличии потока встроенный поршень с магнитом поднимается, вызывая замыкание контактов и срабатывание датчика. При отсутствии потока поршень возвращается в исходное положение. Поршневой датчик оптимально подойдет для работы в условиях высокого давления и имеет различные варианты конструкции для монтажа в наиболее удобном положении.
  4. Принцип действия ультразвуковых реле потока жидкости базируется на свойствах акустического эффекта, который возникает при передаче УЗ-импульсов через поток продукта. Наибольшее распространение в настоящее время получили приборы, использующие перемещение УЗ-колебаний движущимся потоком.
  5. Индикаторы потока – это устройства с одним или двумя окнами для визуального контроля и вращающейся лопастью или поворачивающейся створкой в качестве сигнализатора наличия и направления потока, кроме того есть трубные конструкции с устройствами очистки от веществ.  В некоторых моделях возможно  получение электрических выходных сигналов контроля (реле, расход).

Выбрать и купить датчики потока вы можете в интернет-магазине РусАвтоматизация …

г. Москва,
ул. Красноярская,
дом 1, корпус 1

г. Москва,
ул. Красноярская,
дом 1, корпус 1

Новости

19
07.21

Световая и звуковая сигнализация при авариях и ЧС

15
07.21

Радарный уровнемер в новом исполнении

12
07.21

Конвейерная безопасность в исполнении Ex

08
07.21

Плотность жидкости – не помеха для точных измерений

05
07.21

С отметкой – взрывозащищенное исполнение

Как и зачем одновременно контролировать скорость потока жидкости и температуру?

Дата публикации: 24. 12.2019

  • Обеспечение оптимального сочетания скорости потока и температуры хладагента в рубашке охлаждения танка охладителя молока прямого типа, в зависимости от объема молока в охладителе, позволяет обеспечить оптимальный режим компрессора. Что в свою очередь увеличивает его моторесурс, защищает от перегрева и экономит электроэнергию.
  • Также и при контроле скорости потока и температуры жидкости в теплообменниках пастеризаторов и стерилизаторов. Так как низкая скорость потока и недостаточная температура не обеспечат подавление вредных бактерий, а завышенные параметры по температуре и скорости вызовут нарушение физических и органолептических свойств продукта.
  • Аналогично при работе CIP мойки, недостаточная скорость потока не обеспечит достаточной скорости вращения головок распылителя, а низкая температура приведет к некачественной дезинфекции. Бездумное увеличение этих параметров неизбежно вызовет увеличение энергозатрат и повышение себестоимости продукции.

На первый взгляд, решение задачи одновременного контроля скорости потока и температуры жидкости решается очень просто, путем деления на две независимые задачи.


Контроль скорости потока жидкости

Для контроля скорости потока можно использовать расходомеры или ультразвуковые бесконтактные датчики потока. Возможно, вам интересны более бюджетные решения, тогда выбор в пользу термоанемометрического и калориметрического типа датчиков потока жидкости. Последние кстати выпускаются с разнообразными гигиеническими присоединениями, соответствующими самым строгим санитарным нормам и стандартам, например, А3.


Контроль температуры жидкости

Температуру жидкости в потоке можно контролировать любым подходящим по типу присоединения и скорости отклика датчиком температуры с аналоговым выходом. Недостатка в выборе гигиенического исполнения и присоединения термодатчиков к процессу здесь тоже нет. Следует отметить, что с осторожностью необходимо подойти к выбору термоконтролера и ПИД регулятора, которые должны обладать высокой скоростью реакции и быстродействия, так как жидкость находится не в статическом состоянии, а перемещается в потоке. Например, использовать высокопроизводительные и высокоточные контроллеры Autonics серии KPN. Отличительной особенностью высокоточных термоконтроллеров KPN является высокая частота дискретизации, достигающая 50 мс, и точность отображения на уровне ±0,3%.


Преимущества одновременного контроля скорости потока и температуры жидкости

Объединив функции измерения скорости потока жидкости и температуры жидкости в потоке в одном измерительном приборе – датчике потока с функцией контроля температуры, мы получим несомненные выгоды:

  • Снижение стоимости комплекта оборудования на 60%;
  • Сокращение времени на обслуживание;
  • Сокращение времени на установку и замену.


Датчики потока и температуры EMA FL62

Краткие технические характеристики FL62:

  • Диапазон измерения скорости потока жидкости: 3…300 см/сек;
  • Диапазон измерения скорости потока газов: 200…3000 см/сек;
  • Температура контролируемой жидкости: -25…+80°С.

Опционально доступны различные переходники и штуцеры для присоединения к технологическому процессу.


Датчики расхода потока и контроля температуры FlexFlow PF20

Для данных датчиков можно подобрать присоединение из системы идентификации соединений BCID (Baumer Connection Identifier).


Обратитесь к специалистам компании ООО «РусАвтоматизация»
для правильного подбора датчика скорости потока жидкости и температуры.

Что такое гидродинамика? | Живая наука

Гидродинамика - это «отрасль прикладной науки, которая занимается движением жидкостей и газов», согласно словарю American Heritage Dictionary. Гидродинамика - это одна из двух ветвей механики жидкости, которая изучает жидкости и то, как на них влияют силы. (Другая ветвь - статика жидкости, которая имеет дело с жидкостями в состоянии покоя.)

Ученые из нескольких областей изучают гидродинамику. Гидродинамика предоставляет методы для изучения эволюции звезд, океанских течений, погодных условий, тектоники плит и даже кровообращения. Некоторые важные технологические приложения гидродинамики включают ракетные двигатели, ветряные турбины, нефтепроводы и системы кондиционирования воздуха.

Что такое поток?

Движение жидкостей и газов обычно называют «потоком», концепция, которая описывает, как жидкости ведут себя и как они взаимодействуют с окружающей средой - например, вода, движущаяся по каналу или трубе, или по поверхности. Поток может быть как постоянным, так и неустойчивым. В своих конспектах лекций «Лекции по элементарной гидродинамике» (Университет Кентукки, 2009) Дж.М. Макдонаф, профессор инженерии в Университете Кентукки, пишет: «Если все свойства потока не зависят от времени, тогда поток будет устойчивым; в противном случае он будет неустойчивым». То есть устойчивые потоки не меняются со временем. Примером постоянного потока может быть вода, текущая по трубе с постоянной скоростью. С другой стороны, наводнение или вода, льющаяся из старинного ручного насоса, являются примерами неустойчивого потока.

Поток также может быть ламинарным или турбулентным. Ламинарные потоки более плавные, а турбулентные - более хаотичные.Одним из важных факторов при определении состояния потока жидкости является ее вязкость или толщина, где более высокая вязкость увеличивает тенденцию потока быть ламинарным. Патрик Макмертри, профессор инженерии Университета штата Юта, описывает разницу в своих онлайн-классах «Наблюдения за турбулентными потоками» (Университет штата Юта, 2000 г.), заявляя: «Под ламинарным потоком мы обычно подразумеваем плавный, устойчивый поток. движение жидкости, при котором любые индуцированные возмущения затухают из-за относительно сильных вязких сил.В турбулентных потоках могут действовать другие силы, противодействующие действию вязкости ».

Ламинарный поток желателен во многих ситуациях, например, в дренажных системах или крыльях самолета, поскольку он более эффективен и теряется меньше энергии. Турбулентный поток может быть полезным для смешивания различных жидкостей или для выравнивания температуры. Согласно Макдоноу, большинство представляющих интерес потоков являются турбулентными; однако такие потоки может быть очень трудно предсказать в деталях, и различие между этими двумя типами потоков в значительной степени интуитивно понятно.

Важным фактором в потоке жидкости является число Рейнольдса ( Re ), которое названо в честь ученого 19 века Осборна Рейнольдса, хотя оно было впервые описано в 1851 году физиком Джорджем Габриэлем Стоуксом. Макдоноу дает определение Re как «отношение сил инерции к силам вязкости». Сила инерции - это сопротивление жидкости изменению движения, а сила вязкости - это величина трения из-за вязкости или толщины жидкости. Обратите внимание, что Re - это не только свойство жидкости; он также включает в себя условия его потока, такие как его скорость, размер и форма канала или любые препятствия.

При низком значении Re течение имеет тенденцию быть плавным или ламинарным, в то время как при высоком значении Re течение имеет тенденцию быть турбулентным, образуя водовороты и вихри. Re можно использовать для прогнозирования того, как газ или жидкость будут обтекать препятствие в потоке, например воду вокруг сваи моста или ветер над крылом самолета. Число также можно использовать для прогнозирования скорости перехода потока от ламинарного к турбулентному.

Поток жидкости

Исследование потока жидкости называется гидродинамикой.В то время как жидкости включают в себя всевозможные вещества, такие как масла и химические растворы, на сегодняшний день наиболее распространенной жидкостью является вода, и большинство приложений для гидродинамики включают управление потоком этой жидкости. Это включает борьбу с наводнениями, эксплуатацию городских водопроводных и канализационных систем и управление судоходными водными путями. [Галерея: Мечтательные изображения раскрывают красоту в физике]

Гидродинамика имеет дело в первую очередь с течением воды в трубах или открытых каналах. В конспектах лекций профессора геологии Джона Саутхарда из онлайн-курса «Введение в движение жидкости» (Массачусетский технологический институт, 2006 г. ) излагается основное различие между потоком в трубе и потоком в открытом канале: «потоки в закрытых трубопроводах или каналах, таких как трубы или воздуховоды полностью соприкасаются с жесткими границами, тогда как «открытые» потоки, с другой стороны, представляют собой те, границы которых не являются полностью твердым и жестким материалом.«Он заявляет, что« важными потоками в открытом русле являются реки, приливные течения, ирригационные каналы или водные покровы, бегущие по поверхности земли после дождя ».

Из-за различий в этих границах разные силы влияют на два типа воды. Согласно Скотту Посту в его книге «Прикладная и вычислительная механика жидкости» (Jones & Bartlett, 2009), «в то время как потоки в закрытой трубе могут управляться давлением или силой тяжести, потоки в открытых каналах движутся силой тяжести. один.«Давление определяется в первую очередь высотой жидкости над точкой измерения. Например, в большинстве городских систем водоснабжения используются водонапорные башни для поддержания постоянного давления в системе. Эта разница в высоте называется гидродинамическим напором. Жидкость в трубе также можно заставить течь быстрее или с большим давлением с помощью механических насосов.

Полосы появляются во время дымовых испытаний аэродинамики полуприцепа в аэродинамической трубе (Изображение предоставлено Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса)

Газовый поток

Поток У газа есть много общего с потоком жидкости, но есть и некоторые важные отличия.Во-первых, газ сжимаем, тогда как жидкости обычно считаются несжимаемыми. В «Основах динамики сжимаемой жидкости» (Prentice-Hall, 2006) автор П. Балачандран описывает сжимаемую жидкость, заявляя: «Если плотность жидкости заметно изменяется по всему полю потока, поток можно рассматривать как сжимаемый поток. " В противном случае жидкость считается несжимаемой. Во-вторых, сила тяжести практически не влияет на поток газа.

Наиболее часто встречающийся в повседневной жизни газ - это воздух; поэтому ученые уделили много внимания условиям его потока. Ветер заставляет воздух перемещаться вокруг зданий и других сооружений, а также его можно заставить двигаться с помощью насосов и вентиляторов.

Особый интерес вызывает движение объектов в атмосфере. Эта ветвь гидродинамики называется аэродинамикой, которая, согласно словарю American Heritage Dictionary, представляет собой «динамику тел, движущихся относительно газов, особенно взаимодействие движущихся объектов с атмосферой». Проблемы в этой области связаны с уменьшением лобового сопротивления автомобильных кузовов, проектированием более эффективных самолетов и ветряных турбин, а также изучением того, как летают птицы и насекомые.

Принцип Бернулли

Обычно жидкость, движущаяся с более высокой скоростью, имеет более низкое давление, чем жидкость, движущаяся с более низкой скоростью. Это явление было впервые описано Даниэлем Бернулли в 1738 году в его книге «Гидродинамика» и широко известно как принцип Бернулли. Его можно применять для измерения скорости жидкости или газа, движущегося в трубе, канале или по поверхности.

Этот принцип также отвечает за подъемную силу в крыле самолета, поэтому самолеты могут летать.Поскольку крыло плоское внизу и изогнутое вверху, воздух должен проходить большее расстояние по верхней поверхности, чем по нижней. Для этого он должен проходить через вершину быстрее, в результате чего его давление снижается. Это заставляет воздух с более высоким давлением на днище подниматься вверх по крылу.

Проблемы гидродинамики

Ученые часто пытаются визуализировать поток, используя фигуры, называемые линиями тока, штриховыми линиями и траекториями. Макдоноу определяет линию тока как «непрерывную линию в жидкости, касательная в каждой точке которой является направлением вектора скорости в этой точке.«Другими словами, линия тока показывает направление потока в любой конкретной точке потока. Полосовая линия, согласно Макдоноу, - это« геометрическое место [местоположение] всех элементов жидкости, которые ранее прошли через данную точку ». A Траектория (или траектория частицы), как он пишет, - это «траектория отдельного элемента жидкости». Если поток не меняется с течением времени, траектория будет такой же, как и линия тока. поток, эти линии могут быть совершенно разными.

Большинство задач гидродинамики слишком сложны, чтобы их можно было решить прямым расчетом. В этих случаях проблемы должны решаться численными методами с использованием компьютерного моделирования. Эта область исследований называется численной или вычислительной гидродинамикой (CFD), которую Саутхард определяет как «раздел компьютерной науки, обеспечивающий численные прогнозы потоков жидкости». Однако, поскольку турбулентный поток имеет тенденцию быть нелинейным и хаотическим, необходимо соблюдать особую осторожность при настройке правил и начальных условий для этого моделирования.Небольшие изменения в начале могут привести к большим различиям в результатах.

Точность моделирования можно повысить, разделив объем на более мелкие области и используя меньшие временные шаги, но это увеличивает время вычислений. По этой причине CFD должна развиваться по мере увеличения вычислительной мощности.

Джим Лукас - внештатный писатель и редактор, специализирующийся в области физики, астрономии и инженерии. Он является генеральным менеджером Lucas Technologies .

Дополнительные ресурсы

Поток жидкости - обзор

22.1 Введение

Поток жидкости через массив трещиноватых горных пород является важным вопросом при оценке производительности и безопасности различных инженерных работ, таких как фундамент плотин, подземные хранилища энергии и радиоактивные материалы. хранилища отходов. Поскольку неповрежденная порода часто имеет низкую проницаемость, а сеть трещин формирует основные каналы потока, эффективная проницаемость трещиноватого массива горных пород определяется проницаемостью сети трещин.Сеть трещин в естественном массиве горных пород состоит из множества отдельных трещин, поэтому испытания на сдвиг-течение, проведенные на одной трещине породы в лаборатории, могут стать основным строительным блоком для понимания механико-гидравлических взаимодействий природного массива трещиноватых пород, которые были широко изучается в последние годы [1–10].

Для установившегося ламинарного потока между бесконечными гладкими параллельными пластинами коэффициент пропускания пропорционален кубической мощности апертуры трещины, которая известна как «кубический закон».Экспериментальные наблюдения за естественными трещинами горных пород показали, что кубический закон обычно переоценивает коэффициент пропускания [11–13], и расхождение увеличивается по мере увеличения сложности геометрических характеристик трещины [1,2,14–16], в то время как некоторые результаты также сообщалось о том, что кубический закон недооценивает коэффициент пропускания [17]. Типичная трещина естественной породы состоит из пустот между верхней и нижней стенками и областей контакта, где верхняя и нижняя стенки соприкасаются.Пустое пространство обеспечивает основные каналы для потока жидкости, которая извилисто обходит контактные участки. Таким образом, геометрические характеристики (включая характеристики геометрии пустотного пространства и распределение площади контакта) оказывают значительное влияние на проницаемость трещины. Геометрическая неоднородность поверхности естественной трещины приводит к анизотропии потока, которая связана с направлением давления закачки [17,18]. В связанной системе сдвиг-поток геометрические характеристики трещины могут быть очень сложными и будут меняться в зависимости от изменения нормальных ограничений и сдвигового смещения.Сдвиговое смещение вызывает анизотропию апертурного поля [19,20]; поэтому проницаемость потока в направлении, нормальном к сдвиговому смещению, обычно намного выше, чем проницаемость, параллельная направлению сдвига [3,21]. Кубический закон обычно вызывает несоответствие, упрощая геометрию естественной трещины до модели с параллельными пластинами. Поэтому было предложено несколько модифицированных кубических законов для количественной оценки влияния геометрических характеристик трещины на поведение потока жидкости; например, введение коэффициента трения f в классический кубический закон [22] или изменение гидравлической апертуры [23], а также коэффициента пропускания [24,25]. Для дальнейшего учета геометрических характеристик трещины при оценке проницаемости породы используются более сложные уравнения, такие как уравнение Рейнольдса [1,9,14,26–29] и уравнения Стокса [30,31]. перелом. Эти уравнения представляют собой упрощения полных уравнений Навье – Стокса и могут учитывать изменение апертуры в разной степени [15]. Ли и др. [2] исследовали эффекты регулярного распределения площадей контакта, проведя серию испытаний на поток на моделях с параллельными пластинами с сборными кольцевыми контактными площадками и проверили соотношение, предложенное Циммерманом и Бодварссоном [15].Йео и др. заявили, что нерегулярные контактные области оказывают более сильное влияние на поток жидкости через трещину породы [3]. Эффекты шероховатости стенок излома, которые вызывают изменения в геометрии отверстия, также были тщательно изучены [1,4,5,14,23,27,32].

Инерционный эффект, который не учитывается в упрощенных формах уравнений Навье – Стокса, таких как кубический закон, уравнение Рейнольдса и уравнения Стокса, является еще одной причиной расхождения между результатами испытаний и теоретическими предсказаниями [12 , 15,28,33,34]. На практике реальный поток жидкости через трещину горной породы определяется уравнениями Навье – Стокса, которые устанавливают нелинейную связь между гидравлическим напором и скоростью потока. Циммерман и др. [33] провели гидродинамические испытания небольшой трещины горной породы (2 см × 2 см в плоскости x - y ) и численное моделирование путем решения уравнений Навье – Стокса, и результаты показали, что проницаемость трещины уменьшается. с увеличением числа Рейнольдса, которое представляет собой безразмерную меру отношения силы инерции к силам вязкости и обычно определяется как Re = ρVD / μ (где ρ - плотность жидкости, V - средняя скорость потока, D - характерный размер и μ - динамическая вязкость).В некоторых случаях, когда число Рейнольдса достаточно низкое и, таким образом, силы инерции очень малы по сравнению с силами вязкости, проницаемость трещины приближается к константе, а скорость потока приблизительно пропорциональна гидравлическому напору, приложенному к трещине. В других условиях, когда силы инерции преобладают над силами вязкости, проницаемость трещины имеет тенденцию к уменьшению с увеличением числа Рейнольдса.

Влияние шероховатости поверхности, процесса сдвига и инерционных эффектов на поток жидкости через трещины горных пород хорошо изучено; однако до сих пор не хватает математических моделей, чтобы полностью описать их взаимодействие.В этом исследовании, чтобы количественно оценить влияние геометрических характеристик трещины и инерционных эффектов на поведение потока жидкости через трещины горной породы, были проведены сопряженные испытания сдвиг-течение (гидравлические испытания во время процесса сдвига) на двух искусственных трещинах горной породы с разными характеристики поверхности. Численное моделирование путем решения полных трехмерных (3D) уравнений Навье – Стокса использовалось для исследования поведения потока жидкости через трещины с использованием геометрии поверхности трещин, полученной с помощью системы профилометров с трехмерным лазерным сканированием. Во время испытаний на сдвиг к двум трещинам была наложена серия гидравлических напоров для оценки реакции проницаемости (а также гидравлической апертуры) на сдвиг и число Рейнольдса. Обсуждались и количественно оценивалась эволюция геометрических характеристик трещин во время сдвига и их влияние на поведение потока жидкости.

Понимание, что такое гидродинамика

Гидродинамика - это изучение движения жидкостей, включая их взаимодействие, когда две жидкости вступают в контакт друг с другом.В этом контексте термин «текучая среда» относится либо к жидкости, либо к газам. Это макроскопический, статистический подход к анализу этих взаимодействий в крупном масштабе, рассматривающий жидкости как континуум материи и обычно игнорирующий тот факт, что жидкость или газ состоит из отдельных атомов.

Гидродинамика - это одна из двух основных ветвей механика жидкости, , другая ветвь - статика жидкости, - исследование жидкостей в состоянии покоя. (Возможно, неудивительно, что статика жидкости большую часть времени может считаться немного менее захватывающей, чем динамика жидкости. )

Ключевые концепции гидродинамики

Каждая дисциплина включает в себя концепции, которые имеют решающее значение для понимания того, как она работает. Вот некоторые из основных, с которыми вы столкнетесь, пытаясь понять гидродинамику.

Основные принципы работы с жидкостями

Концепции жидкости, применяемые в статике жидкости, также используются при изучении жидкости, которая находится в движении. По сути, самое раннее понятие в механике жидкости - это понятие плавучести, открытое в Древней Греции Архимедом.

По мере того, как текучие среды текут, плотность и давление текучих сред также имеют решающее значение для понимания того, как они будут взаимодействовать. Вязкость определяет, насколько жидкость устойчива к изменениям, поэтому она также важна при изучении движения жидкости. Вот некоторые из переменных, которые используются в этом анализе:

  • Объемная вязкость: μ
  • Плотность: ρ
  • Кинематическая вязкость: ν = μ / ρ

Поток

Поскольку гидродинамика включает в себя изучение движения жидкости, одна из первых концепций, которые необходимо понять, - это то, как физики количественно определяют это движение.Термин, который физики используют для описания физических свойств движения жидкости, - это поток . Поток описывает широкий диапазон движения жидкости, такой как продувка воздухом, протекание по трубе или бег по поверхности. Поток текучей среды классифицируется множеством различных способов в зависимости от различных свойств потока.

Устойчивый против нестационарного потока

Если движение жидкости не меняется со временем, это считается установившимся потоком .Это определяется ситуацией, когда все свойства потока остаются постоянными во времени или, альтернативно, можно говорить о том, что производные поля потока по времени обращаются в нуль. (Ознакомьтесь с исчислением, чтобы узнать больше о производных.)

Установившийся поток еще меньше зависит от времени, потому что все свойства текучей среды (не только свойства потока) остаются постоянными в каждой точке внутри текучей среды. Таким образом, если у вас был устойчивый поток, но свойства самой жидкости изменились в какой-то момент (возможно, из-за барьера, вызывающего зависящую от времени рябь в некоторых частях жидкости), тогда у вас будет устойчивый поток, равный , а не установившийся поток.

Однако все стационарные потоки являются примерами стационарных потоков. Ток, текущий с постоянной скоростью по прямой трубе, может быть примером установившегося потока (а также устойчивого потока).

Если сам поток имеет свойства, которые меняются с течением времени, то он называется нестационарным потоком или переходным потоком . Дождь, стекающий в водосточную канаву во время шторма, является примером неустойчивого течения.

Как правило, с установившимися потоками легче справиться с проблемами, чем с нестационарными потоками, чего и следовало ожидать, учитывая, что не нужно принимать во внимание зависящие от времени изменения потока, и вещи, которые меняются с течением времени. обычно все усложняют.

Ламинарный поток в сравнении с турбулентным потоком

Говорят, что плавный поток жидкости имеет ламинарный поток . Говорят, что поток, содержащий, казалось бы, хаотическое, нелинейное движение, имеет турбулентный поток . По определению турбулентный поток - это разновидность нестационарного потока.

Оба типа потоков могут содержать водовороты, вихри и различные типы рециркуляции, хотя чем больше таких режимов существует, тем более вероятно, что поток будет классифицирован как турбулентный.

Различие между ламинарным потоком или турбулентным потоком обычно связано с числом Рейнольдса ( Re ). Число Рейнольдса было впервые вычислено в 1951 году физиком Джорджем Габриэлем Стоуксом, но оно названо в честь ученого 19 века Осборна Рейнольдса.

Число Рейнольдса зависит не только от специфики самой жидкости, но и от условий ее течения, которое определяется как отношение сил инерции к силам вязкости следующим образом:

Re = Сила инерции / Вязкие силы
Re = ( ρ В дв / dx ) / ( мкм г 2 В / дх 2 )

Член dV / dx - это градиент скорости (или первая производная скорости), который пропорционален скорости ( V ), деленной на L , что представляет собой масштаб длины, в результате чего dV / dx = V / L.Вторая производная такова, что d 2 V / dx 2 = V / L 2 . Замена их на первую и вторую производные приводит к:

Re = ( ρ В В / L ) / ( мкВ / л 2 )
Re = ( ρ В L ) / мкм

Вы также можете разделить на масштаб длины L, в результате чего получится число Рейнольдса на фут , обозначенное как Re f = V / ν .

Низкое число Рейнольдса указывает на плавный ламинарный поток. Высокое число Рейнольдса указывает на поток, который будет демонстрировать водовороты и вихри и, как правило, будет более турбулентным.

Расход в трубе в сравнении с расходом в открытом канале

Трубопровод представляет собой поток, который контактирует с жесткими границами со всех сторон, например, вода, движущаяся по трубе (отсюда и название «поток в трубе»), или воздух, движущийся по воздуховоду.

Поток в открытом канале описывает поток в других ситуациях, когда есть по крайней мере одна свободная поверхность, не контактирующая с жесткой границей.(С технической точки зрения, свободная поверхность имеет нулевое параллельное касательное напряжение.) Случаи течения в открытом русле включают воду, движущуюся через реку, наводнения, воду, текущую во время дождя, приливные течения и оросительные каналы. В этих случаях поверхность текущей воды, где вода контактирует с воздухом, представляет собой «свободную поверхность» потока.

Потоки в трубе управляются либо давлением, либо силой тяжести, но потоки в условиях открытого канала движутся исключительно силой тяжести. В городских системах водоснабжения часто используются водонапорные башни, чтобы воспользоваться этим преимуществом, так что перепад высоты воды в градирне (гидродинамический напор ) создает перепад давления, который затем регулируется с помощью механических насосов для подачи воды в места в система, где они нужны.

Сжимаемые и несжимаемые

Газы обычно рассматриваются как сжимаемые жидкости, поскольку их объем может быть уменьшен. Воздуховод можно уменьшить вдвое и при этом по-прежнему пропускать то же количество газа с той же скоростью. Даже когда газ течет через воздуховод, в некоторых регионах плотность выше, чем в других.

Как правило, несжимаемость означает, что плотность любой области жидкости не изменяется в зависимости от времени, когда она движется через поток.Жидкости, конечно, тоже можно сжимать, но есть больше ограничений на степень сжатия. По этой причине жидкости обычно моделируются как несжимаемые.

Принцип Бернулли

Принцип Бернулли - еще один ключевой элемент гидродинамики, опубликованный в книге Даниэля Бернулли 1738 года Hydrodynamica . Проще говоря, он связывает увеличение скорости жидкости с уменьшением давления или потенциальной энергии.Для несжимаемых жидкостей это можно описать с помощью так называемого уравнения Бернулли :

( v 2 /2) + gz + п. / ρ = постоянная

Где g - ускорение свободного падения, ρ - давление в жидкости, v - скорость потока жидкости в данной точке, z - высота в этой точке, а p - это давление в этой точке.Поскольку это постоянное значение в жидкости, это означает, что эти уравнения могут связать любые две точки, 1 и 2, следующим уравнением:

( v 1 2 /2) + gz 1 + п. 1 / ρ = ( v 2 2 /2) + gz 2 + п. 2 / ρ

Связь между давлением и потенциальной энергией жидкости, основанная на высоте, также связана с законом Паскаля.

Приложения гидродинамики

Две трети поверхности Земли - это вода, а планета окружена слоями атмосферы, поэтому мы буквально всегда окружены жидкостями ... почти всегда в движении.

Если немного подумать, становится очевидным, что нам придется изучать и понимать с научной точки зрения множество взаимодействий движущихся жидкостей. Здесь, конечно же, вступает в действие гидродинамика, поэтому нет недостатка в областях, в которых применяются концепции гидродинамики.

Этот список не является исчерпывающим, но дает хороший обзор способов, которыми гидродинамика проявляется в изучении физики в различных областях:

  • Океанография, метеорология и климатология - Поскольку атмосфера моделируется как жидкости, исследования атмосферы и океанских течений, имеющие решающее значение для понимания и прогнозирования погодных условий и климатических тенденций, в значительной степени зависят от динамики жидкости.
  • Aeronautics - Физика гидродинамики включает изучение потока воздуха для создания лобового сопротивления и подъемной силы, которые, в свою очередь, создают силы, позволяющие летать тяжелее воздуха.
  • Геология и геофизика - Тектоника плит включает изучение движения нагретого вещества в жидком ядре Земли.
  • Гематология и гемодинамика - Биологическое исследование крови включает изучение ее кровообращения по кровеносным сосудам, причем кровообращение может быть смоделировано с использованием методов гидродинамики.
  • Физика плазмы - Хотя плазма не является ни жидкостью, ни газом, она часто ведет себя аналогично жидкостям, поэтому ее также можно моделировать с помощью гидродинамики.
  • Астрофизика и космология - Процесс звездной эволюции включает изменение звезд во времени, что можно понять, изучив, как плазма, из которой состоят звезды, течет и взаимодействует внутри звезды с течением времени.
  • Анализ трафика - Возможно, одним из самых удивительных приложений гидродинамики является понимание движения транспорта, как автомобильного, так и пешеходного. В областях, где трафик достаточно плотный, весь поток трафика можно рассматривать как единое целое, которое ведет себя примерно так же, как поток жидкости.

Альтернативные названия гидродинамики

Гидродинамику также иногда называют гидродинамикой , хотя это скорее исторический термин. В течение двадцатого века фраза «гидродинамика» стала использоваться гораздо чаще.

Технически было бы более уместно сказать, что гидродинамика - это когда гидродинамика применяется к движущимся жидкостям, а аэродинамика , - когда гидродинамика применяется к движущимся газам.

Однако на практике в специализированных темах, таких как гидродинамическая устойчивость и магнитогидродинамика, используется префикс «гидро-», даже когда они применяют эти концепции к движению газов.

Fluid Dynamics - Факторы, влияющие на поток, ламинарный и турбулентный поток

Гидродинамика - это исследование течения жидкостей и газов, обычно внутри и вокруг твердых поверхностей. Например, гидродинамику можно использовать для анализа потока воздуха над крылом самолета или над поверхностью автомобиля.Его также можно использовать в конструкции кораблей для увеличения скорости, с которой они движутся по воде.

Ученые используют как эксперименты, так и математические модели и расчеты, чтобы понять динамику жидкости. Аэродинамическая труба - это замкнутое пространство, в котором воздух может обтекать поверхность, например модель самолета. Дым добавляется в воздушный поток, чтобы его можно было наблюдать и фотографировать.

Данные, полученные в результате исследований в аэродинамической трубе и других экспериментов, часто бывают очень сложными.Сегодня ученые используют модели поведения жидкости и мощные компьютеры для анализа и интерпретации этих данных.

Область гидродинамики часто подразделяется на аэродинамику и гидродинамику. Аэродинамика - это изучение способов обтекания самолетов и автомобилей воздушным потоком с целью повышения эффективности движения. Гидродинамика имеет дело с потоком воды в различных ситуациях, например, в трубах, вокруг кораблей и под землей. Помимо более известных случаев, принципы гидродинамики можно использовать для понимания почти невообразимого разнообразия явлений, таких как кровоток в кровеносных сосудах, полет гусей в V-образной формации и поведение подводных растений и животных. .

Факторы, влияющие на поток

Характер течения в жидкости (газе или жидкости) зависит от трех факторов: характеристик жидкости, скорости потока и формы твердой поверхности. Особое значение имеют три характеристики жидкости: вязкость, плотность и сжимаемость. Вязкость - это величина внутреннего трения или сопротивления потоку. Например, вода менее вязкая, чем мед, что объясняет, почему вода течет легче, чем мед.

Все газы сжимаемы, а жидкости практически несжимаемы; то есть их нельзя втиснуть в меньшие объемы.Структуры течения в сжимаемых жидкостях сложнее и труднее изучать, чем в несжимаемых. К счастью для конструкторов автомобилей, на скоростях менее 350 километров в час воздух можно рассматривать как несжимаемый для всех практических целей. Также для несжимаемых жидкостей можно пренебречь влиянием изменений температуры.

слов, которые нужно знать

Пограничный слой: Слой жидкости, который прилипает к твердой поверхности и через который скорость жидкости уменьшается.

Сжимаемость: Свойство, позволяющее сжимать жидкость до меньшего объема.

Ламинарный: Режим потока, при котором жидкость движется слоями вдоль непрерывных четко определенных линий, известных как линии тока.

Турбулентный: Нерегулярный, беспорядочный режим потока.

Вязкость: Внутреннее трение в жидкости, которое заставляет ее сопротивляться потоку.

Ламинарное и турбулентное течение

Схемы течения можно охарактеризовать как ламинарные или турбулентные.Термин ламинарный относится к обтекаемому потоку, в котором жидкость скользит слоями, которые не смешиваются. Течение имеет плавные непрерывные линии, называемые линиями тока. Вы можете наблюдать этот эффект, если немного приоткроете водопроводный кран, чтобы поток был чистым и регулярным. Если вы продолжите поворачивать кран, поток постепенно станет мутным и неравномерным. Это состояние известно как турбулентный поток.

Число Маха

Число Маха - это измерение, используемое в гидродинамике, которое сравнивает скорость объекта, движущегося в жидкости, со скоростью звука в этой жидкости.Например, скорость звука в воздухе на уровне моря при температуре 59 ° F (15 ° C) составляет около 760 миль в час (340 метров в секунду). Представьте себе самолет, летящий над океаном со скоростью 380 миль в час (170 метров в секунду). В этом случае число Маха самолета будет 380 миль в час, разделенное на 760 миль в час (380 миль / час ÷ 760 миль в час) или 0,5.

Число Маха названо в честь австрийского физика и философа Эрнста Маха (1838–1916), пионера исследования сверхзвукового (быстрее звука) путешествия.Число Маха особенно важно в области гидродинамики, поскольку жидкости обтекают объект совершенно по-разному. Например, когда самолет летит со скоростью, превышающей скорость звука, звуковые волны не могут «уйти с дороги» самолета. Возникают ударные волны, в результате которых слышны звуковые удары, когда самолет превышает скорость звука.

Конструкторы самолетов должны учитывать различия в поведении жидкости при различных числах Маха при проектировании самолетов, которые взлетают и набирают высоту со скоростью в дозвуковой (меньше скорости звука) области, а затем проходят через околозвуковую (примерно равную скорость звука), и крейсерская скорость в сверхзвуковой области.

Концепции потока жидкости

Принцип Бернулли. Швейцарский математик Даниэль Бернулли (1700–1782) был первым человеком, изучившим поток жидкости математически. Для своего исследования Бернулли представил совершенно невязкую и несжимаемую или «идеальную» жидкость. Таким образом, ему не пришлось беспокоиться обо всех многочисленных сложностях, которые присутствуют в реальных примерах потока жидкости. Таким образом, математические уравнения, разработанные Бернулли, представляют только идеальные ситуации, но они полезны во многих реальных жизненных ситуациях.

Простой способ понять результат Бернулли - представить воду, текущую по горизонтальной трубе диаметром 4 дюйма (10 сантиметров). Затем представьте суженный участок в середине трубы диаметром всего 2 дюйма (5 сантиметров). Принцип Бернулли гласит, что вода, текущая по трубе, должна ускоряться в суженной части трубы. Если бы вода текла с той же скоростью в суженной части трубы, через нее проходило бы меньше воды. Вторая половина трубы не будет заполнена.

Бернулли показал, что вода в суженном участке трубы (по которому жидкость движется быстрее) испытывает меньшее давление воды. Предположим, давление воды в широкой части трубы составляет 20 ньютонов на квадратный метр. Тогда давление в суженной части трубы может составить всего 15 ньютонов на квадратный метр. В более общем плане принцип Бернулли гласит, что давление, оказываемое жидкостью, уменьшается с увеличением скорости этой жидкости.

Принцип Бернулли легко продемонстрировать.Возьмитесь за оба конца листа бумаги двумя руками и подуйте на верхнюю поверхность бумаги. Бумага, кажется, поднимается, как по волшебству. «Магия» заключается в том, что воздух, проходящий по поверхности бумаги, вызывает пониженное давление сверху на бумагу. Нормальное атмосферное давление под бумагой толкает ее вверх. Эта простая демонстрация также иллюстрирует принцип, по которому летают самолеты. Воздух, пролетающий над крыльями самолета, создает подъемный эффект снизу на крыльях.

Эффекты пограничного слоя. Принцип Бернулли очень хорошо работает во многих случаях. Но предположение, что жидкости не имеют вязкости, как это сделал Бернулли, действительно вносит некоторые ошибки в реальную жизнь. Причина этих ошибок заключается в том, что даже в жидкостях с очень низкой вязкостью жидкость непосредственно рядом с твердой границей прилипает к поверхности. Этот эффект известен как условие прилипания. Таким образом, как бы быстро или легко ни двигалась жидкость от границы, жидкость вблизи границы должна постепенно замедляться и полностью останавливаться точно на границе.Этот эффект вызывает сопротивление автомобилей и самолетов, несмотря на низкую вязкость воздуха.

Рассмотрение таких течений было значительно упрощено концепцией пограничного слоя, введенной немецким физиком Людвигом Прандтлем (1875–1953) в 1904 году. Согласно Прандтлю, жидкость замедляется только в тонком слое рядом с поверхностью. Этот пограничный слой начинает формироваться в начале потока и постепенно увеличивается в толщине. Вначале он ламинарный, но через некоторое время становится турбулентным.Поскольку влияние вязкости ограничивается пограничным слоем, жидкость вдали от границы можно рассматривать как идеальную.

Форма и перетаскивание. Движущиеся автомобили и самолеты испытывают сопротивление или сопротивление из-за вязкой силы воздуха, прилипающего к их поверхности. Другой источник сопротивления - это сопротивление давлению, которое возникает из-за явления, известного как разделение потока. Это происходит, когда происходит резкое изменение формы движущегося объекта, и жидкость не может резко изменить направление потока и оставаться на границе.В этом случае пограничный слой отделяется от кузова, и под ним образуется область турбулентности с низким давлением или следа, создавая сопротивление транспортному средству (из-за более высокого давления спереди). Вот почему аэродинамически спроектированные автомобили имеют такую ​​форму, чтобы пограничный слой дольше оставался прикрепленным к кузову, создавая меньший след и, следовательно, меньшее сопротивление. Существует множество примеров модификации формы для управления перетаскиванием. Например, морской анемон со своими многочисленными щупальцами постоянно приспосабливает свою форму к океанским течениям, чтобы не быть унесенным во время сбора пищи.

жидкостей в движении | Безграничная физика

Расход и уравнение непрерывности

Расход жидкости - это то, сколько жидкости проходит через область за заданное время.

Цели обучения

Определение расхода на основе скорости и площади или прошедшего времени и обоснование использования непрерывности при выражении свойств жидкости и ее движения

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Расход можно выразить либо через площадь поперечного сечения и скорость, либо через объем и время.
  • Поскольку жидкости несжимаемы, скорость потока в область должна равняться скорости потока из области. Это известно как уравнение неразрывности.
  • Уравнение неразрывности может показать, насколько увеличивается скорость жидкости, если она вынуждена течь через меньшую площадь. Например, если площадь трубы уменьшить вдвое, скорость жидкости увеличится вдвое.
  • Хотя газы часто ведут себя как жидкости, они не несжимаемы, как жидкости, и поэтому уравнение неразрывности не применяется.
Ключевые термины
  • несжимаемый : невозможно сжимать или конденсировать.
  • непрерывность : отсутствие прерывания или отключения; качество непрерывности в пространстве или времени.

Расход жидкости - это объем жидкости, который проходит через поверхность в заданную единицу времени. Обычно обозначается символом Q.

.

Уравнение непрерывности для жидкостей : Краткое введение в уравнение непрерывности для жидкостей.

Расход

Объемный расход определяется как

[латекс] \ text {Q} = \ text {v} * \ text {a} [/ latex],

где Q - скорость потока, v - скорость жидкости, а a - площадь поперечного сечения пространства, в котором движется жидкость. Объемный расход также можно найти с помощью

.

[латекс] \ text {Q} = \ frac {\ text {V}} {\ text {t}} [/ latex]

где Q - расход, V - объем жидкости, а t - прошедшее время.

Непрерывность

Уравнение неразрывности работает в предположении, что входящий поток равен выходному.Это может быть полезно для решения многих свойств жидкости и ее движения:

Входящий поток = Выходящий : Используя известные свойства жидкости при одном условии, мы можем использовать уравнение неразрывности для определения свойств той же жидкости при других условиях.

[латекс] \ text {Q} _1 = \ text {Q} _2 [/ латекс]

Это может быть выражено разными способами, например: [латекс] \ text {A} _1 * \ text {v} _1 = \ text {A} _2 * \ text {v} _2 [/ latex]. Уравнение неразрывности применимо к любой несжимаемой жидкости.Поскольку жидкость не может сжиматься, количество жидкости, которая втекает на поверхность, должно равняться количеству, вытекающему с поверхности.

Применение уравнения непрерывности

Вы можете наблюдать действие уравнения неразрывности в садовом шланге. Вода течет по шлангу, и когда она достигает более узкого сопла, скорость воды увеличивается. Скорость увеличивается, когда площадь поперечного сечения уменьшается, и скорость уменьшается, когда увеличивается площадь поперечного сечения. Это следствие уравнения неразрывности.Если поток Q остается постоянным, когда площадь A уменьшается, скорость v должна увеличиваться пропорционально. Например, если сопло шланга составляет половину площади шланга, скорость должна удвоиться, чтобы поддерживать непрерывный поток.

14.S: Механика жидкости (Резюме) - Physics LibreTexts

Уравнение
абсолютное давление сумма избыточного давления и атмосферного давления
Принцип Акримеда выталкивающая сила, действующая на объект, равна весу вытесняемой им жидкости
Уравнение Бернулли , полученное в результате применения закона сохранения энергии к несжимаемой жидкости без трения: $$ p + \ frac {1} {2} \ rho v ^ {2} + \ rho gh = constant, $$ во всей жидкости
Принцип Бернулли Уравнение Бернулли, примененное на постоянной глубине: $$ p_ {1} + \ frac {1} {2} \ rho v_ {1} ^ {2} = p_ {2} + \ frac {1} {2} \ rho v_ {2} ^ {2} $$
подъемная сила чистая направленная вверх сила на любой объект в любой жидкости из-за разницы давлений на разной глубине
плотность Масса на единицу объема вещества или предмета
расход сокращенно Q, это объем V, который проходит мимо определенной точки в течение времени t, или Q = \ (\ frac {dV} {dt} \)
жидкости жидкостей и газов; Жидкость - это состояние вещества, которое поддается поперечным силам
избыточное давление давление относительно атмосферного
домкрат гидравлический простая машина, в которой для распределения усилия используются цилиндры разного диаметра
гидростатическое равновесие состояние, при котором вода не течет или неподвижна
идеальная жидкость жидкость с пренебрежимо малой вязкостью
ламинарный поток Тип потока жидкости, в котором слои не смешиваются
Принцип Паскаля изменение давления, приложенного к замкнутой жидкости, передается в неизменном виде всем частям жидкости и стенкам ее контейнера
Закон Пуазейля скорость ламинарного течения несжимаемой жидкости в трубе: $$ Q = \ frac {(p_ {2} - p_ {1}) \ pi r ^ {4}} {8 \ eta l} \ ldotp $$
Закон Пуазейля для сопротивления сопротивление ламинарному течению несжимаемой жидкости в трубке: $$ R = \ frac {8 \ eta l} {\ pi r ^ {4}} $$
давление Сила на единицу площади, приложенная перпендикулярно к области, на которую действует сила
Число Рейнольдса Безразмерный параметр, который может показать, является ли конкретный поток ламинарным или турбулентным
удельный вес отношение плотности объекта к жидкости (обычно воде)
турбулентность Поток жидкости, в котором слои смешиваются вместе посредством завихрений и завихрений
турбулентный поток Тип потока жидкости, в котором слои смешиваются друг с другом посредством завихрений и завихрений
вязкость Мера внутреннего трения в жидкости

Тип потока жидкости

Тип потока жидкости

Типы потока жидкости

Расход жидкости обычно разбит на два разных типа потоков, ламинарный поток и турбулентный поток.Ламинарный поток - это движение жидкости, при котором все частицы в жидкости движутся по прямой. Например, тонкий слой жидкости в контакте со стенкой трубы движется очень медленно из-за трения о стенку. Двигаясь к центру трубы, жидкость перемещается слоями с увеличивающейся скорость, достигая максимальной скорости в центре трубы. Эти слои скользить мимо друг друга с минимальным взаимодействием. Когда скорость жидкости по отношению к трубе достигает и проходит критической скорости, движение жидкости становится неспокойным.Турбулентный поток - это неравномерный поток частиц; охарактеризованный по водоворотным областям. В отличие от прямолинейного движения ламинарного потока, частицы турбулентного потока находятся в состоянии хаоса, некоторые фактически с противоположные друг другу векторы скорости. Оба типа потока происходят внутри объект или вне объекта, например, поток жидкости внутри трубы или жидкости обтекать бейсбольный мяч.

А.) Б.)
http://members.tripod.com/~del_jones/f1_tn.htm

А.) Ламинарный поток (без завихрений)
B.) Турбулентный поток

Базовое понимание ламинарного потока поможет понять турбулентный поток. Ламинарный поток это тот, в котором все частицы жидкости в слое движутся со скоростью такая же ставка. Другой способ подумать об этом - визуализировать движущиеся машины. плавно по многополосной дороге; все упорядочено, под контролем, с быстрые машины в левой полосе и медленные машины в правой. В потоке жидкости, жидкость, контактирующая с поверхностью объекта, будет замедляться, однако частицы внутри слоя все по-прежнему будут двигаться с постоянной скоростью.Когда достигается критическая скорость жидкости, жидкость становится турбулентной. Точка, в которой жидкость становится турбулентной, определяется параметром без единицы измерения. называется числом Рейнольдса.


http://www-personal.engin.umich.edu/~dkyser/weather/pics.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *