22634

Рух в’язкої рідини. Число Рейнольдса

Доклад

Физика

Рух вязкої рідини. Розглянемо стаціонарну течію вязкої рідини в прямій горизонтальній трубі з постійним перерізом. Модуль сили внутрішнього тертя що прикладена до площини S яка лежить на границі між шарами:; або оскільки вісь z напрямлена вздовж радіусу η коефіцієнт вязкості залежить від природи і стану рідини. Виділимо з обєму рідини що тече циліндр радіусу r довжини l та запишемо умови його руху.

Украинкский

2016-09-14

39.5 KB

12 чел.

Рух в’язкої рідини. Число Рейнольдса.

Всім реальним газам і рідинам більш або менш властиве внутрішнє тертя, яке ще називають в’язкістю. В’язкість проявляє себе в тому, що рух, який виник в рідині або газі після закінчення дії причин, що його викликали, поступово припиняється.

Розглянемо стаціонарну течію в’язкої рідини в прямій горизонтальній трубі з постійним перерізом. Тиск в кожному поперечному перерізі можна вважати однаковим. Частинки, які прилеглі до стінки труби, мають нульову швидкість. Якщо представити собі рідину, розподілену на достатньо тонкі концентричні кільцеві шари, то швидкість в кожному такому шарі однакова. Швидкість є функцією відстаніr від вісі труби до частинки. Таку течію називають ламінарною. Ламінарний рух – коли рідина (газ) рухається шарами без перемішування. Спостерігається в дуже в’язких рідинах при малих швидкостях, а також при обтіканні тіл малих розмірів.

Для створення та підтримання постійної течії в трубі, необхідна наявність між кінцями труби різниці тиску. Модуль сили внутрішнього тертя, що прикладена до площиниS, яка лежить на границі між шарами:

;

або оскільки вісьz напрямлена вздовж радіусу,

,

η – коефіцієнт в’язкості, залежить від природи і стану рідини. Виділимо з об’єму рідини, що тече, циліндр радіусуr, довжиниl та запишемо умови його руху. Стаціонарна течія =>рух без прискорення => сума всіх сил, що прикладені до циліндра = 0. Результат сил тиску:Fтиску=(p1-p2)r2. (1) Сила тертя, що діє на бічну поверхню

.(2)

Швидкість спадає з відстанню від вісі труби, тому похідна від’ємна. Прирівнюючи (1) і (2) та виконуючи операцію інтегрування знаходимо:

(3).

ЗнаходячиС з умови υ(R)=0, та підставляючи у (3) знаходимо

.

Можемо знайти потік рідиниQ, тобто об’єм рідини, який протікає крізь поперечний переріз труби за одиницю часу. Через кільце радіусаr, шириноюdr за одиницю часу пройде об’єм рідини

,

S=2rdr – площа кільця.

,

формула Пуазейля. З неї випливає, що потік дуже сильно залежить від радіусу труби. Часто її використовують для знаходження η ([η]=[кг/м*с] )

Ми припускали, що течія повільна. Якщо збільшити швидкість, то при досягненні певного значення швидкості, характер течії різко змінюється. Течія стає нестаціонарною – швидкість частинок в кожній точці простору весь час змінюється хаотично. Така течія називається турбулентною. При такій течії відбувається інтенсивне перемішування рідини. Тут характеристикою є середнє по часу значення швидкості.

Ламінарна течія переходить в турбулентну при збільшенні швидкості руху рідини або при збільшенні поперечного перерізу потоку. Характер течії рідини залежить від значення безрозмірної величиниRe=υl/η, - густина рідини, υ – середня по перерізу труби швидкість потоку, η - в’язкість рідини,l – характерний лінійний розмір(радіус, діаметр труби).Reчисло Рейнольдса. При малих значенняхRe течія ламінарна. Починаючи з деякого значення, яке називається критичним, течія набуває турбулентного характеру. Число Рейнольда є критерієм подібності для течії рідини в трубах, капілярах і т.д. Можемо записатиRe через кінематичну в’язкість: ν=η/ =>Re=υl/η =>Rel/ν ( η – динамічна в’язкість). ЧислоRe - це відношення сил інерції до сил в’язкості. Чим більшеRe, тим менша відносна величина сил в’язкості, тим більше потік в’язкої рідини наближається до потоку “ідеальної” рідини.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

38476. Насосная станция в условиях системы водоснабжения с. Драынивка Новосанжарского району 3.97 MB
  Кроме того система водоснабжения должна обладать определенной степенью надежности то есть обеспечивать снабжение потребителей водой без недопустимого снижения установленных показателей своей работы в отношении количества или качества подаваемой воды перерывы или снижение подачи воды или ухудшение ее качества в недопустимых пределах. Система водоснабжения населенного места или промышленного предприятия должна обеспечивать получение воды из природных источников ее очистку если это вызывается требованиями потребителей и подачу к местам...
38477. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА НАСОСА ВОДОСНАБЖЕНИЯ 7.66 MB
  1 Функциональная схема автоматизированного электропривода насоса На рис.1 представлена функциональная схема автоматизированного электропривода насосной станции. Схема показывает принцип работы буровой насосной станции после установки станции управления насосами.1 Функциональная схема автоматизированного ЭП насоса 3.
38478. Досягнення та перспективи розвитку електроенергетики України 144.44 KB
  Завдання Стратегії розвитку атомної енергетики України як частини паливно-енергетичного комплексу є визначення місця і ролі атомної енергетики у вирішенні проблеми сталого розвитку держави, формування напрямів і шляхів розвитку атомно-енергетичного комплексу
38481. Уголовно-правовая характеристика преступления, предусмотренного п. «д» ч.2 ст. 105 УК РФ 430 KB
  Соучастие в убийстве с особой жестокостью. Объектом посягательства при убийстве вообще и убийстве с особой жестокостью в частности является жизнь человека рассматриваемая как высшая ценность. По российскому уголовному законодательству умышленное убийство совершенное с особой жесткостью принадлежит к числу тех преступлений которые труднее всего поддаются точному юридическому определению и вызывают наибольшую сложность в установлении его юридических признаков. Настоящая работа представляет собой описание и анализ...
38482. Камерные оперы Н. А. Римского-Корсакова: особенности воплощения литературного первоисточника 2.98 MB
  Моцарт и Сальери. Моцарт и Сальери: литературный первоисточник как оперное либретто. РимскогоКорсакова Моцарт и Сальери. Первым опытом подобного рода произведения стал Моцарт и Сальери 1897 речитативная камерная опера развивающая декламационномелодические принципы Каменного гостя А.
38483. Програма резервування даних про звукові файли в інформаційних системах 1.33 MB
  Основним конкурентом можна вважати програму Cll Центр WELLtime ціна якої приблизно становить 1750 грн.6 де величина однієї із статей прямих витрат яка вибрана за основу в даному випадку це вартість інтелектуальної власності грн. грн.3 це коефіцієнт який враховує додаткові витрати; загальні витрати на проектування даної розробки; грн.
38484. Технология приготовления зраз рыбных рубленных с картофелем жареным, соусом томатным 83 KB
  Технология приготовления подача и требования к качеству зраз рыбных рубленных с картофелем жареным соусом томатным Организация рабочего места для приготовления 220 порций зраз рыбных рубленных в рыбном цехе Охрана труда в рыбном цехе Список использованной литературы Приложения технологическая схема приготовления зраз рыбных рубленных с картофелем жареным соусом томатным расчет количества продуктов для приготовления 24 порций зраз рыбных рубленных с картофелем жареным соусом томатным Введение Рыба...