«механика»
Дәріс 24,25. Сұйықтар мен газдар механикасы
жүктеу/скачать 2,67 Mb.
|
МЕХАНИКА
| Дәріс 24,25. Сұйықтар мен газдар механикасы.
Сұйық қозғалысын ағыс деп, ал қозғалған сұйық бөлшектерінің жиынтығын ағын деп атайды. Сұйық қозғалысын график түрінде көрсету үшін, ағын сызықтарын көрсетуге болады. Ағын сызығының тығыздығы сұйық ағынының жылдамдығы көп жүлде тығыз болады да, ол баяу ағатын жүлде ағыны сызығының тығыздығы ақ болады. Ағын сызықтарымен шектелген сұйық бөлігін ағын түтігі деп атайды. 1-Сурет Бернулли теңдеуі. Ішкі үйкеліс күші байқалмайтын сұйықты сұйық деп атайды. Тұрақты жылдамдықпен ағатын идеал сұйық ішінен көлдеене қималарынан ауданы және тең болатын ағын түтігін бөліп алайық. Энергияның сақталу заңы бойынша массасы m сұйықтың және қимасындағы толық энергиясы осы массасын жылжытуға кеткен күштің жұмысына мұндағы , , , , , Бұдан Үзілісіздік теңдеуіне сәйкесті сұйық көлемі Енді , мұндағы - сұйық тығыздығын ескере отырып теңдеуді аламыз Бұл теңдеуді Бернулли теңдеуі деп атайды. мұндағы P-сипатамалық қысым, - гидравликалық қысым, -динамикалық қысым деп аталады. Бернулли теңдеуі орныққан идеал сұйық ағысы үшін энергияның сақталу заңын көрсетеді көрсетеді. Бернулли теңдеуіне сүйене отырып ағны түтігінің әр түрлі қималарына сәйкесті қысымның өзгеріп отыратындығына көз жеткізуге болады. Көлдене қимасының ауданы үлкен жүлде динамикалық қысым аз, ал гидростатикалық қысым жоғары болады. Тұтқырлық (ішкі үйкеліс). Тұтқырлық реал сұйықтың бір бөлігінің екінші бір бөлігіне әсер ету қасиетін сипаттайтын физикалық шама. Реал сұйықтың бір қабатының екінші қабатына қамтитын қозғалғанда қабат беттеріне жанама бойымен бағытталған ішкі үйкеліс күші пайда болады. Жылдамдығы жоғары сұйық қабатын жылдамдығы төмен қабатының жылдамдығын арттырады немесе кері процесс жүруі мүмкін. Қарышта айтқанда сұйық қабатының арасында жылдамдық градиенті пайда болады. Жоғарыдағы теңдеудегі -динамикалық тұтқырлық беп атайды. Ол [Па с] өлшенеді. Неғұрлым тұтқырлық коэфициенті жоғары болса, ол идеал сұйықтан соғұрлым алшақтайды. Сұйық тұтқырлығы жоғары болған сайын онда ішкі үйкеліс күші үлкен болады. Тұтқырлық орта температурасына тәуелді. Бұл тәуелділік газдар мен сұйықтарда бір-бірінен ерекше айырылады. Сұйықтар үшін температура жоғаылаған сайын ішкі үйкеліс күші азаяды, ал газдарда жоғарылайды. Яғни газдар мен сұйықтардағы ішкі үйкеліс механизмдері әртүлі болады. Сұйық түтік бойымен аққанда қабаттасып (ламинарлық) немесе құйын жасап (турбуленттік) ағады. Ламинарлық ағыс сұйық баяу аққан кезде байқалады. Ағын түтігінің қабырғасына жақын аққан сұйыққа молекулалық күштің әсерінен ол түтік қабырғасына жабылады да ол өз жылдамдығын азайтады. Сұйық ағысы түтік ағысы түтік қабырғасынан алыстаған сайын өз жылдамдығын жоғарылатады. Нәтижесінде сұйық қабаттасып ағатын ағын түтігінің көлденең қимасы парабола (а) тұзейді. Сұйық ағысының жылдамдығы түтік қабырғасынан алыстаған сайын өсе береді де түтік ортасына жақындағанда баяу өзгереді. (в) сурет. Осындай сұйық ағысын требуленттік ағыс деп атайды. Сұйық ағысының ломинарлық ағыстан требуленттік ағысқа ауысуын Рейнольдс саны арқылы бағалайды. мұндағы -сұйық тығыздығы, -сұйықтың ағын түтігі бойындағы орташа жылдамдығы, -ағын түтігінің диаметрі, -кинематикалық тұтқырлық. Рейнольдс санының аз мәнінде сұйық қабаттасып (ламинар) ағады. Ал сұйық ламинарлық ағыннан требуленттік ағынға ауысқанда рейнольдс саны аралығында жатады. Сұйық тұтқырлығы екі түрлі әдіс арқылы анықталады. 1. Стокс әдісі: бұл әдіс ішінде сфералық пішінді дененің баяу қозғалысның жылдамдығын өлшеуге негізделген. Тығыздығы сұйыққа тік төмен түскен кездегі жылдамдығы өлшенеді. Шарға үш күш: ауырлық , Архимед күші және үйкеліс күші (стокс) әсер етеді. Сонда шар сұйық ішінде бірқалыпты қозғалыс кезінде бұдан Пуазель әдісі. Бұл әдіс жұқа капилляр түтігнідегі ламинар сұйық ағысын зерттеу негізіне арналған. Радиусы R ұзындығы l болатын капиллярдағы сұйық ағысын қарастырамыз. Сұйық ішіне ойша радиусы r, қалыңдығы dr цилиндр тәрізді қабатты бөліп алайық. (а- сурет). Ішкі үйкеліс күші осы қабаттың бүйір бетіне әсер етеді. Сұйық ағыны тұрақталған кезде осы үйкеліс күші қысым күшімен теңеседі: бұдан Немесе Бұл өрнектен сұйық молекулаларының жылдамдығы парабола заңымен өзгеретіндігі байқалады. Парабола төбесі ағын түтігінің айналу осінде жатады. Сонда t уақыт ішінде түтіктен ағып өтетін сұйық көлемі Бұдан Негізгі әдебиет: [1-11] Қосымша әдебиет: [12-23] жүктеу/скачать 2,67 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|