Сұйықтықтар мен газдар ағындарының қасиеттерін зерттеу

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Сұйықтықтар мен газдар ағындарының қасиеттерін зерттеу өнеркәсіп пен коммуналдық шаруашылық үшін өте маңызды. Ламинарлық және турбуленттік ағым суды, мұнайды, табиғи газды әртүрлі мақсаттағы құбырлар арқылы тасымалдау жылдамдығына әсер етеді, басқа параметрлерге әсер етеді. Гидродинамика ғылымы осы мәселелермен айналысады.
Жіктеу ғылыми ортада Сұйықтық пен газдың ағу режимдері екі түрлі классқа бөлінеді: ламинарлы (реактивті); турбулентті. Сондай-ақ, ажыратады ауыспалы кезеңі. Айтпақшы, "сұйықтық" термині кең мағынаға ие: ол сығылмайтын (бұл сұйықтықтың өзі), сығылатын (газ), өткізгіш және т. б. болуы мүмкін.

Мәселенің тарихы Менделеев 1880 жылы екі қарама-қарсы ағым режимінің болуы туралы идея айтты. Бұл мәселені Британдық физик және инженер Осборн Рейнольдс егжей-тегжейлі зерттеп, 1883 жылы зерттеуді аяқтады. Алдымен, содан кейін формулаларды қолдана отырып, ол төмен ағым жылдамдығымен сұйықтықтардың қозғалысы ламинарлық пішінге ие болатындығын анықтады: қабаттар (бөлшектердің ағындары) дерлік араласпайды және параллель жолдармен қозғалады. Алайда, Рейнольдс саны деп аталатын белгілі бір сыни мәнді жеңгеннен кейін (әр түрлі жағдайлар үшін ол әр түрлі) сұйықтық ағымының режимдері өзгереді: реактивті ағын хаотикалық, құйынды - яғни турбулентті болады. Белгілі болғандай, бұл параметрлер белгілі бір дәрежеде газдарға да тән.
Сұйық қозғалысының нақты қалайша болатындығын нақтылау 1883 жылы енгізілді, бұл ағылшын физигі Рейнольдстың тәжрибесінің нәтижесінде болған еді. Кейбір теориялық тұжырымдар мен осы тәжірибелердің нәтижелеріне сүйене отырып Рейнольдс ортақ жағыдайды анықтады, мұнда сұйық жылжуының ламинарлы және турбуленттік тәртібінің болуына, небір тәртіптен екіншісіне ауысуға мүмкіндік бар. Құбырдағы сұйық ағынының тәртібі осы қозғалысты анықтайтын негізгі факторларды ескеретін шексіз сандардың көлеміне қатысты болады екен, орташа жылдамдық w, құбыр диаметрі d, сұйық тығыздылығы ρ және оның абсолюттік тұтқырлығы μ. Ағылшын ғалымының практикалық есептеулері көрсеткендей, судың мінез-құлқы, мысалы, ол ағатын резервуардың (құбыр, канал, капилляр және т.б.) пішіні мен мөлшеріне байланысты. Дөңгелек қимасы бар құбырларда (олар қысым құбырларын орнату үшін қолданылады) олардың Рейнольдс саны - критикалық күй формуласы келесідей сипатталады: Re = 2300. Ашық арнадағы ағын үшін Рейнольдс саны басқаша:Re = 900. Re мәні аз болған кезде ток реттелген болады, ал үлкендері хаотикалық болады.
Бұл сан мына түрде
(2.1.1)

болады (кейін бұған Рейнольдс саны деген атау берілді

Ламинарлық ағым ламинарлық ағым мен турбулентті ағымның айырмашылығы су (газ) ағындарының сипаты мен бағыты болып табылады. Олар қабаттармен араластырмай және пульсациясыз қозғалады. Басқаша айтқанда, қозғалыс біркелкі, қысымның, бағыттың және жылдамдықтың кездейсоқ секірулерінсіз жүреді.

Сұйықтықтың ламинарлық ағымы, мысалы, тірі заттардың тар қан тамырларында, өсімдіктердің капиллярларында және салыстырмалы жағдайларда, өте тұтқыр сұйықтықтардың ағымында (құбыр арқылы мазут) пайда болады. Ағынды ағынды көру үшін су шүмегін аздап ашу жеткілікті - су тыныш, біркелкі, араласпай ағып кетеді. Егер кран аяғына дейін бұрылса, жүйеде қысым жоғарылайды және Ток хаотикалық сипатқа ие болады.

Турбулентті ағын жақын бөлшектер параллель траекториялар бойымен қозғалатын ламинарлықтан айырмашылығы, сұйықтықтың турбулентті ағымы бұзылған. Егер сіз Лагранж тәсілін қолдансаңыз, онда бөлшектердің траекториялары өздігінен қиылысып, өзін-өзі болжау мүмкін емес. Мұндай жағдайда Сұйықтықтар мен газдардың қозғалысы әрдайым тұрақсыз, сондықтан бұл тұрақсыздықтың параметрлері өте кең болуы мүмкін. Газ ағымының ламинарлық режимі турбулентті режимге қалай ауысатынын тұрақты ауада жанып жатқан темекі түтінінің мысалынан байқауға болады. Бастапқыда бөлшектер уақыт өзгермеген траекториялар бойынша параллель қозғалады. Түтін қозғалмайтын сияқты. Содан кейін бір жерде кенеттен хаотикалық түрде қозғалатын үлкен құйындар пайда болады. Бұл құйындар кішігірім, одан да кіші және т.б. Өйткені, түтін қоршаған ауамен араласады.
Турбуленттік циклдер жоғарыда келтірілген мысал оқулық болып табылады және оның бақылауынан ғалымдар келесі қорытынды жасады:
Ламинарлық және турбуленттік ағым ықтималды сипатқа ие: бір режимнен екіншісіне ауысу дәл белгіленген жерде емес, еркін, кездейсоқ жерде болады.
Алдымен үлкен құйындар пайда болады, олардың мөлшері түтін ағынының мөлшерінен үлкен. Қозғалыс тұрақсыз және қатты анизотропты болады.
Үлкен ағындар тұрақтылықты жоғалтады және кішігірім ағындарға бөлінеді. Осылайша, құйындардың бүкіл иерархиясы пайда болады.
Олардың қозғалыс энергиясы үлкеннен кішіге ауысады және осы процестің соңында жоғалады - энергияның таралуы шағын масштабта жүреді.
Турбулентті ток режимі кездейсоқ: бұл немесе басқа Құйын толығымен ерікті, болжанбайтын жерде болуы мүмкін. Түтіннің қоршаған ауамен араласуы іс жүзінде ламинарлық режимде болмайды, ал турбулентті жағдайда ол өте қарқынды. Осыған қарамастан.
Рейнольдс саны: формула ламинарлықтан турбуленттілікке ауысу Рейнольдстың критикалық санымен сипатталады: Recr = (ρuL u) cr, мұндағы ρ - ағынның тығыздығы, u - ағынның тән жылдамдығы; L - ағынның тән мөлшері, u - динамикалық тұтқырлық коэффициенті, cr - дөңгелек қимасы бар құбыр бойымен ағым. Мысалы, құбырдағы u жылдамдығы бар ток үшін құбырдың диаметрі L ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.