70657

ПОНЯТИЕ О ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ И ГАЗОВ, ВИДЫ ДВИЖЕНИЯ И ЕГО СВОЙСТВА

Лекция

Физика

Аэрогидрогазодинамика как наука изучает явления, которые связаны с движением жидкости и газа. Изучение законов движения жидкости и газа, и взаимодействие их с твердыми телами возможно на основе теоретических познаний.

Русский

2014-10-23

1.44 MB

5 чел.

1

ЛЕКЦИЯ 2.1 ПОНЯТИЕ О ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ И ГАЗОВ, ВИДЫ ДВИЖЕНИЯ И ЕГО СВОЙСТВА

План:

2.1.1 Понятие о потоке жидкости и газа

2.1.2 Прямолинейное равномерное движение жидости и газов

2.1.3 Понятие о вращательном движении частичек жидкости и газа

2.1.1 Понятие о потоке жидкости и газа

2.1.1.1 Место теории в изучении среды

Аэрогидрогазодинамика как наука изучает явления, которые связаны с движением жидкости и газа. Изучение законов движения жидкости и газа, и взаимодействие их с твердыми телами возможно на основе теоретических познаний.

Какова же роль теории в познании окружающей нас среды ?

1 Во-первых, теория должна объединять совокупность явлений, приводя их к неко-торому простому виду, который позволяет применение математического метода иссле-дований.

2 Во-вторых, теория дает возможность производить различные практические расче-ты и определять, например, рациональные формы и размеры ЛА и их составляющие части.

3 В-третьих, правильная теория отображает объективную истину и поэтому ее раз-витие может предусматривать новые явления, которые ещё неизвестны, незнакомы и не изучены.

Вначале появилась теория И.Ньютона, которая рассматривала среду как дискретную структуру, состоящую из отдельных частиц жидкости или газа, несвязанных между собой, называемых «корпускулами». 

Затем теорию развил Л. Эйлер, который предложил рассматривать среду сплошной идеальной жидкостью, лишенной вязкости и сжимаемости, способной передавать только нормальное давление на поверхности обтекаемого тела. 

После появилась теория о вязкой среде, предложенная Л. Прандтлем, которая позво-лила учитывать силы трения, вызванные вязкостью.

В настоящие время появилась теория газов, но не на основе теории Ньютона, а на основе теории сверхбыстрого движения отдельных частиц материи, которые движутся и соударяются с телами в соответствии с кинетическо-молекулярной теорией газов. Таким образом теория не стоит на месте, а все время развивается.

2.1.1.2 Понятие о потоке жидкости и газа

Потоком жидкости и газа называется направленное перемещение частиц массы ве-щества в пространстве с определенными скоростями и в заданном направлении. Различа-ют установившиеся и неустановившиеся потоки.

Установившимся потоком называется такой поток, в котором направление и вели-чина скоростей частичек жидкости и газа, а так же физические параметры состояния сре-ды ( с течением времени не изменяются. Такой поток носит название – стацио-нарный поток.

Неустановившимся потоком называется такой поток в котором направление и ве-личина скоростей частичек жидкости и газа, а также физические параметры состояния среды ( с течением времени изменяются. Такой поток носит название не стацио-нарный поток.

2.1.1.3 Виды движения жидкости и газа

Каждое перемещение частичек жидкости и газа характеризуется скоростью и направлением движения. Наблюдая за движением частичек, можно убедится что скорость этого движения в разные моменты времени и в различных точках потока могут сильно отличаться. При этом методы наблюдения за движением частиц потока могут быть различными:

1 По первому методу, можно выбрать в массе движущейся жидкости и газе, одну какую нибудь частицу и двигаясь вместе с ней наблюдать за ее скоростью в различных точках траектории и измерять параметры состояния среды (метод Лагранжа).

Рис 2.1.1 Схема наблюдеия по методу Лагранжа

2 По второму методу, можно выбрать одну какую – нибудь точку рядом с потоком и оставаясь неподвижным, наблюдать за скоростями различных частичек жидкости, кото-рые протекают мимо этой точки и измерять параметры состояния среды (метод Л. Эйлера).

Рис 2.1.2 Схема наблюдеия по методу Эйлера

Применение метода Л. Эйлера упрощает исследования обтекания тел на основании законов движения жидкостей и газов, так как дает возможность использовать аппарат математического моделирования и анализа.

Кроме этого, в газах кроме прямолинейного движения частичек возможны и их вращательные движения. В общем случае движение жидкости и газа включает в себя: поступательное движение, вращательное движение и деформацию частичек потока.

2.1.2 Прямолинейное равномерное движение жидости и газов

Рассмотрим происхождение скоростей и ускорений при исследовании метода Л. Эйлера для изучения движения жидкости.

Определим в некоторый момент времени (t) небольшую частичку, которая находится в т. А с координатами (x,y,z). В момент времени (t+ точка переместится в т.В и коор-динаты изменятся (x+. Можно определить составляющие скоростей частичек по осям ОX; OY;OZ.

;;

Рис 2.1.3 Схема пространственного перемещения частичек воздуха

В каждой точке пространства скорости возможно выразить в виде функции координат и времени (метод Эйлера)

При установившемся движении потока жидкости скорость, давления и плотность является только функциями координат точки. Это значит, что через данную точку пространства все частицы потока проходят с одинаковой скоростью.

Поток жидкости и газа характеризуется определёнными понятиями и определени-ями.

1 Траектория

Траекторией называется линия, представляющая собой геометрическое место точек, последовательно проходимых одной и той же частичкой жидкости при ее движении в пространстве (как бы след движущейся частицы в среде).

Рис 2.1.4 Схема траектории частичек воздуха

  1.   Линия тока

Линией тока называется такая линия проведенная в потоке жидкости, в каждой точке которой в определенный момент времени вектор скорости движения частиц совпа-дает с направлением касательной к этой линии.

Рис 2.1.5 Схема линии тока

  1.   Трубка тока 

Трубкой тока называется объемная поверхность образованная линиями тока, прохо-дящих через некоторый бесконечно малый замкнутый контур.

Рис 2.1.6 Схема трубки тока

4 Струйка

Струйкой называется часть потока движущегося внутри трубки тока. При этом, через боковую поверхность трубки тока отсутствует протекание жидкости.

Если течение установившееся, то конфигурация линий тока не меняется с течением времени и в этом случае линии тока совпадают с траекторией. В установившемся потоке трубка тока сохраняет неизменённое положение в пространстве.

Картина, показывающая распределение линий тока вокруг обтекаемого тела, назы-вается спектром обтекания этого тела. Чтобы получить спектр обтекания опытным путем, необходимо сделать видимым движение частиц воздуха в потоке. Это можно дос-тичь или введением в поток струек дыма, тонких нитей или другими методами визуализа-ции.

Рис 2.1.7 Схема спектров обтекания твердых тел потоком воздуха

2.1.3 Понятие о вращательном движении частичек жидкости

Иногда жидкость приходит во вращательное движение которое называется вихре-вым движением подобно тому, как движется вода в речных водоворотах. Условия для завихрения создаются, например при обтекании тел с острыми поперечными ребрами или затупленной задней кромкой. Струйки, обтекающие плохообтекаемое тело не могут резко под углом, изменять направление своего движения, поэтому из этих струек и подсасывае-мого из застойной зоны воздуха формируются вихри срывающиеся с острых кромок или областей резкого изменения направления движения, которые уносятся потоком. Для тео-ретических рассуждений о влиянии вихрей используется основные понятия движения вих-ревого потока.

1 Угловые скорости вращения 

В общем случае движущаяся частица газа перемещается прямолинейно, вращается вокруг своей оси и деформируется. Угловая скорость вращения частиц жидкости имеет место там, где есть градиент скорости течения потока жидкости.

Поток жидкости в котором частички вращаются вокруг своего центра масс с неко-торой угловой скоростью  называется вихревым.

2 Вихревая линия, вихревая трубка, вихревой шнур

2.1 Вихревой линией называется линия, в каждой точке которой в данный момент времени (t), вектор угловой скорости вращения частичек жидкости направлен по касатель-ной к ней.

Рис 2.1.8 Схема вихревой линии

Если через все точки замкнутого контура поперечного сечения вихря провести вих-ревые линии, то получим поверхность, называемой вихревой трубкой.

2.2 Вихревой трубкой называется объёмная поверхность образованная вихревыми линиями, проходящими через некоторый бесконечно малый контур в пространстве. Внутри вихревой трубки частицы совершают вращательно – прямолинейное движение. Эти частицы образуют вихревой шнур.

2.3 Вихревым шнуром называется часть потока движущегося внутри вихревой трубки.

Рис 2.1.9 Схема вихревого шнура

Бесконечно тонкий вихревой шнур в аэродинамике называется вихревой нитью.

Вихревые шнуры образуются при перетекании воздуха на концах консолей крыла с нижней поверхности на верхнюю из области высокого давления под крылом в область низкого давления над крылом.

Рис 2.1.10 Схема образования вихревого течения на элементах конструкции ЛА


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

27012. Создание и использование представлений 77 KB
  Введение в представления. В отличии от них представления это таблицы которые содержат данные других таблиц. В действительности представления это запросы выполняемые всякий раз когда представление является объектом команды. Например: CREATE VIEW СотрудникиМН AS SELECT FROM СОтрудники WHERE №отд = ‘О2; В результате создается представление СотрудникиМН с этим представлением можно выполнять любые операции то есть формировать запросы удалять вставлять соединять с другими таблицами и представлениями.
27013. Учет расчетов с подотчетными лицами 14.51 KB
  В бухгалтерском учете операции с подотчетными лицами отражаются следующими проводками: 1 выдан аванс на командировочные расходы: Дебет счета 71 Расчеты с подотчетными лицами Кредит счета 50 Касса; 2 отражены расходы по найму жилого помещения без учета НДС: Дебет счета 44 Расходы на продажу Кредит счета 71 Расчеты с подотчетными лицами; 3 учтена сумма НДС уплаченная за найм жилого помещения: Дебет счета 19 Налог на добавленную стоимость по приобретенным ценностям Кредит счета 71 Расчеты с подотчетными лицами; 4 возврат...
27014. Учет вложений в нефинансовые активы 15.97 KB
  Учет операций по вложениям в объекты основных средств нематериальных непроизведенных активов при их приобретении в том числе в сумме затрат связанных с выполнением научноисследовательских опытноконструкторских технологических работ отражается по дебету соответствующих счетов аналитического учета счета 010600000 Вложения в нефинансовые активы 010611310 010613330 010631310 010632320 с кредитом соответствующих счетов аналитического учета счета 010700000 Нефинансовые активы в пути 010711310 010731310 в случае приобретения объектов...
27015. Документальное оформление, оценка и учет отгрузки (отпуска) и продажи продукции, работ и услуг покупателям и заказчикам. Аналитический и синтетический учет отгрузки и реализации продукции 22.19 KB
  Аналитический и синтетический учет отгрузки и реализации продукции.Учет готовой продукции осуществляется в количественных и стоимостных показателях. Оценка готовой продукции ГП учитывается по фактическим затратам связанным с ее изготовлением по фактической производственной себестоимости включающей затраты связанные с использованием в процессе производства ос сырья материалов топлива энергии трудовых ресурсов и других затрат на производство продукции.
27016. Система нормативного регулирования бюджетного учета 14.8 KB
  Система нормативного регулирования бюджетного учета Бухгалтерский учет упорядоченная система сбора регистрации и обобщения информации в денежном выражении об имуществе обязательствах организаций и их движении путем сплошного непрерывного и документального учета всех хозяйственных операций. Бюджетный учет представляет собой упорядоченную систему сбора регистрации и обобщения информации в денежном выражении о состоянии финансовых и нефинансовых активов и обязательств Российской Федерации субъектов Российской Федерации и муниципальных...
27017. Анализ состояния и использования ОФ 18.16 KB
  Анализ состояния и использования ОФ Задачами анализа состояния и эффективности использования основных производственных фондов являются: установление обеспеченности предприятия и его структурных подразделений основными фондами соответствия величины состава и технического уровня фондов потребности в них; выяснение выполнения плана их роста обновления и выбытия; изучение технического состояния основных средств и особенно наиболее активной их части машин и оборудования; определение степени использования основных ...
27018. Аудиторские доказательства 13.93 KB
  Аудиторские доказательства Аудиторские доказательства это информация полученная аудитором при проведении проверки и результаты анализа указанной информации на которых основывается мнение аудитора. К аудиторским доказательствам относятся первичные документы и бухгалтерские записи являющиеся основой финансовой бухгалтерской отчетности а также письменные разъяснения уполномоченных сотрудников аудируемого лица и информация полученная из различных источников от третьих лиц. ОЦЕНКА Аудитор должен выбрать и выполнить уместные в рамках...
27019. Документальное оформление и учет поступления основных средств. Определение их первоначальной стоимости в зависимости от способа поступления 25.05 KB
  оформляют типовыми формами первичной учетной документации № формы Наименование формы ОС1 Акт о приемепередаче объекта ос кроме зданий сооружений ОС1а Акт о приемепередаче здания сооружения ОС1б Акт о приемепередаче групп объектов ос кроме зданий сооружений ОС2 Накладная на внутреннее перемещение объектов ос ОС3 Акт о приемесдаче отремх реконстрх модернизых объектов ос ОС4 Акт о списании объекта ос кроме автотранспортных средств ОС4а Акт о списании автотранспортных средств ОС4б Акт о списании групп объектов ос кроме...
27020. Метод экономического анализа, определение, характерные особенности 18.79 KB
  Метод экономического анализа определение характерные особенности Метод экономического анализа представляет собой способ подхода к изучению хозяйственных процессов в их плавном развитии. Характерными особенностями метода экономического анализа являются: использование системы показателей изучение причин факторов изменения этих показателей выявление и измерение взаимосвязи между ними в целях повышения эффективности. Характерными особенностями метода экономического анализа являются: определение системы...