23124

Рух ідеальної рідини. Рівняння Бернуллі

Доклад

Физика

Нагадаємо що поле швидкостей характеризує не швидкiсть окремих частинок середовища а швидкiсть у данiй точцi в даний момент часу будьякої частинки рiдини або газу що знаходиться в цiй точцi в цей момент часу. Надалi будемо розглядати такi рiдини або гази для яких тензор пружних напругє iзотропним: pij = −pδij 14.10 для в’язкої рiдини газу набуде вигляду: Це є рiвняння Нав’єСтокса де η – коефiцiєнт зсувної в’язкостi – коефiцiєнт об’ємної в’язкостi. Для повного опису руху рiдини необхiдно додати ще рiвняння неперервностi та...

Украинкский

2013-08-04

55.5 KB

0 чел.

7. Рух ідеальної рідини. Рівняння Бернуллі

В рiдинi або в газi частинки можуть змiщуватися одна вiдносно iнших на довiльнi вiдстанi вiд свого початкового положення в просторi. За цiєї причини задавати механiчний стан такої системи полем змiщень незручно, а досить обмежитись знаходженням поля швидкостей v(x, y, z). Нагадаємо, що поле швидкостей характеризує не швидкiсть окремих частинок середовища, а швидкiсть у данiй точцi в даний момент часу будь-якої частинки рiдини або газу, що знаходиться в цiй точцi в цей момент часу.

Надалi будемо розглядати такi рiдини або гази, для яких тензор пружних напругє iзотропним:

pij = −pδij , (14.1)

тобто всi компоненти з рiзними iндексами дорiвнюють нулю, а всi компоненти з однаковими iндексами дорiвнюють один одному. Звiдси випливає закон Паскаля, а саме, сила, що дiє на елемент площини в нерухомiй рiдинi або газi, напрямлена по нормалi до цього елемента i її величина не залежить вiд його орiєнтацiї:

dF = −pdS = −pndS

 

Повний тензор механiчних напруг у рiдинах i газах має вигляд:

В результатi рiвняння руху суцiльного середовища (12.10) для в’язкої рiдини (газу) набуде вигляду:

Це є рiвняння Нав’є-Стокса, де η коефiцiєнт зсувної в’язкостi, ξ коефiцiєнт об’ємної в’язкостi.

Для повного опису руху рiдини необхiдно додати ще рiвняння неперервностi

та врахувати перетворення внутрiшньої енергiї в тепло за рахунок в’язкостi, тобто врахувати перший та другий закони термодинамiки, якi приводять до рiвнянь балансу енергiї та ентропiї

Перша з цих функцiй називається калорiчним рiвнянням стану, а друга – термiчним.

У випадку iдеальної рiдини можна знехтувати в’язкiстю (σij = 0) та теплопровiднiстю ( = 0). Обмежимось вивченням оборотних течiй (тобто, дисипативна функцiя D в рiвняннi дорiвнює нулю). Тодi система рiвнянь набуває вигляду:

З другого i третього рiвнянь маємо:

де

ентальпiя одиницi маси.

Згiдно рiвняння термодинамiки

на підставі вищенаписаної формули маємо:  Отже рух iдеальної рiдини вiдбувається адiабатично. Також маємо, що

тому можна переписати:

де Ψ – потенцiал зовнiшних сил.

Якщо потiк стацiонарний, то

Таким чином, вздовж лiнiї течiї величина

залишається незмiнною, що є вiдображенням закона Бернуллi (iнтеграл Кошi-Бернуллi) для нестисливої рiдини. Простий вигляд мають рiвняння руху iдеальної рiдини у випадку, коли рiдина знаходиться в станi спокою, тобто v = 0. Тодi система зводиться до рiвняння гiдростатики

яке описує механiчну рiвновагу середовища.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70759. Определение отношений воздуха методом Клемана–Дезорма 59 KB
  Цель работы: изучить адиабатический процесс в газах; определить отношение теплоемкостей газа методом адиабатического расширения. Приборы и принадлежности: стеклянный баллон, манометр, насос.
70760. Изучение статистических закономерностей на механических моделях 258.5 KB
  Движение каждой молекулы определяется законами классической механики поэтому в принципе можно написать уравнение движения каждой молекулы. Однако поскольку число молекул огромно то не только решить но даже написать такое громадное число дифференциальных уравнений практически невозможно.
70761. Определение скорости звука в воздухе методом стоячих волн 97 KB
  Эту величину называют длинной стоячей волны: Уравнение плоской синусоидальной волны имеет вид: где фаза плоской волны. Уравнение сферической синусоидальной волны имеет вид: где амплитуда волн. физическая величина численно равная амплитуде волны на единичном расстоянии.
70763. Устройство ввода-вывода 375.5 KB
  Клавиатура дисплея используется для ввода входной информации программ данных и команд управления машиной. Центральным является микропроцессор устройство непосредственно осуществляющее преобразования информации которая поступает дисплея или oт других внешних устройств...
70764. ОТПРАВЛЕНИЕ КОНФИДЕНЦИАЛЬНЫХ ДОКУМЕНТОВ 71.5 KB
  Цель работы: получить навыки по отправлению конфиденциальных документов в законвертованном виде Задание: в соответствии с вариантом задания подготовить конфиденциальные документы для отправления на другие предприятия.
70765. Прошивка документов 102.5 KB
  Цель работы: получить навыки по прошивке документов формата А4 Задание: в соответствии с вариантом задания подготовить журналы конфиденциальных документов для прошивки и последующего переведения на режим архивного хранения.
70766. Изучение законов равномерного движения 122 KB
  В классической механики движение тела материальной точки однозначно описывается заданием радиуса-вектора проведенный из некоторой точки О принятой за начало. Производная радиуса-вектора по времени есть по определению скорость тела: Быстрота изменения вектора скорости которая...