Реферат тақырыбы: Ағу режимдері және шекаралық қабат. Энергияның дифференциалдық теңдеуі. Орындаған: Тобы: Қабылдаған
Ламинарлы ағынды қарастыруға арналған Схема
жүктеу/скачать 160,11 Kb.
|
Ағу режимдері
- Бұл бет үшін навигация:
- Сұйықтықтың турбулентті қозғалыс режимінің моделі Құбырлардағы үйкеліс
| Ламинарлы ағынды қарастыруға арналған Схема
Құбырлардағы сұйықтықтың турбулентті қозғалыс режимінде жылдамдықтың таралу диаграммасы суретте көрсетілген көрініске ие. Қалыңдығы δ жұқа қабырға қабатында сұйықтық ламинарлы режимде ағып кетеді, ал қалған қабаттар турбулентті режимде ағып, турбулентті ядро деп аталады.Осылайша, қатаң түрде айтқанда, турбулентті қозғалыс таза түрінде болмайды. Ол қабырғалардағы ламинарлы қозғалыспен бірге жүреді, дегенмен ламинарлы режимі бар δ қабаты турбулентті ядромен салыстырғанда өте аз. Сұйықтықтың турбулентті қозғалыс режимінің моделі Құбырлардағы үйкеліс Тәжірибе көрсеткендей, құбыр бойымен қысым төмендейді: құбырдың басынан неғұрлым алыс болса, ағымдағы сұйықтықтың статикалық қысымы соғұрлым аз болады. Бұл жағдайда тар құбырларда қысым кең құбырларға қарағанда тез төмендейді. Жеткілікті кең және қысқа құбырларда өте үлкен емес ағын жылдамдығымен қысымның төмендеуі байқалмайды. Құбырдағы сұйықтық қысымының төмендеуі үйкеліспен түсіндіріледі. Құбыр арқылы ағып жатқан сұйықтыққа үйкеліс күші құбырының қабырғалары әсер етеді; олар сұйықтықтың қозғалысына қарама-қарсы бағытталған. Біз abcd сұйықтығының көлемін құбырға ойша бөлеміз. Егер сұйықтық құбыр арқылы біркелкі ағып кетсе (тұрақты жылдамдықпен), онда бөлінген көлемге әсер ететін қысым күштері үйкеліс күштерін теңестіруі керек. Осыдан модуль бойынша қозғалыс бағытында әрекет ететін F1 қысым күші қарама-қарсы бағытта әрекет ететін F2 қысым күшінен үлкен болуы керек деген қорытындыға келеміз. Сондықтан бөлінген көлемдегі АВ артқы бетіндегі қысым CD алдыңғы бетіндегі қысымнан көп болуы керек, яғни қысым ағын бойымен құбыр бойымен төмендеуі керек. Егер сіз құбыр арқылы ағып жатқан сұйықтықтың жылдамдығын арттырсаңыз, онда үйкеліс күші артады. Сондықтан сұйықтықтың жылдам ағынымен берілген құбырдағы қысымның төмендеуі баяу ағынға қарағанда көбірек болады. Берілген ағын жылдамдығымен үйкеліс тар құбырларда кең құбырларға қарағанда күштірек әсер етеді; сондықтан тар құбырлар бойымен қысым тезірек төмендейді. Шекаралық қабаттың қалыңдығы төмен (ағын аймағының бойлық өлшемдерімен салыстырғанда) және қозғалыс мөлшерін, жылуды, затты тасымалдауды қамтамасыз ететін жылдамдықтың, температураның, концентрацияның үлкен көлденең градиенттері бар. Динамикалық (гидродинамикалық), жылу және диффузиялық шекаралық қабаттар бар. Қабырғадағы нөлден сыртқы ағынның жылдамдығына дейінгі ағын жылдамдығы өзгеретін қатты дененің бетіне тікелей іргелес ағын аймағы динамикалық шекара қабаты деп аталады. Онда қозғалыс мөлшерінің көлденең тасымалдануы жүзеге асырылады. Бетінен алыстаған сайын ағын жылдамдығы нөлден сыртқы ағын жылдамдығына дейін артады м?ж. дененің бойлық ағынымен (мысалы, пластиналар) бастапқы учаскеде динамикалық қабат өте жұқа және ондағы ағын ламинарлы болады. Кіріс жиегінен алыстаған кезде шекаралық қабаттың қалыңдығы 5 Г артады. Белгілі бір қашықтықта (сыни бөлімде) ламинарлы ток тұрақсыз болады. Шекаралық қабатта жылдамдықтың турбулентті пульсациясы пайда болады, оның бойымен сұйықтық бөлшектері қозғалады, олардың мөлшері молекулалардан әлдеқайда үлкен. Бірте-бірте турбулентті ағын режимі динамикалық шекаралық қабаттың бүкіл қалыңдығына таралады; пластинаның бетіне жақын жерде ғана жұқа ламинарлы (немесе тұтқыр) ішкі қабат сақталуы мүмкін, мұнда жылдамдық аз және тұтқырлық күштері турбулентті құйындыларды сөндіреді. Сол сияқты сұйықтық ағынының пластинамен термиялық әрекеттесуі де жүзеге асырылады. Бетіне тікелей іргелес сұйықтық бөлшектерінің температурасы tc қабырғасының температурасына жақын. Осы бөлшектермен жанасатын сұйықтықтың қозғалатын қабаттары олармен жылу алмасады. Осылайша жылу шекара қабаты пайда болады, оның ішінде температура бетіндегі tc-ден өзгереді ?ж мазасыз ағымда. Жылу шекара қабаты-бұл температураның айтарлықтай өзгеруі болатын ағынның қабырғалық аймағы. Ол температураның үлкен көлденең градиентімен сипатталады, оның әсерінен жылудың көлденең тасымалдануы жүзеге асырылады. 5т жылу шекаралық қабатының қалыңдығы үшін сұйықтықтың температурасы бастапқы температурадан 1% - ға ерекшеленетін бетінен қашықтық қабылданады .Тамдалған дененің кіріс жиегінен алыстаған кезде жылу шекара қабатының қалыңдығы 8 Г-ға ұқсас артады. Энергияны тасымалдау теңдеуі энергияны сақтау заңына негізделген. Біртекті сұйықтық ағып жатқан көлемнің қозғалмайтын элементін қарастырыңыз. Белгілі бір уақытта бөлінген көлем элементінің ішіндегі сұйықтық үшін энергияның сақталу заңын жазайық: Бұл теңдеуде кинетикалық энергия сұйықтықтың көрінетін қозғалысының энергиясын білдіреді (көлем бірлігіне 1 /2 МСО). Сұйықтықтың ішкі энергиясы деп молекулалардың жылу қозғалысының ішкі кинетикалық энергиясының және молекулалар арасындағы өзара әрекеттесудің ішкі потенциалдық энергиясының қосындысы түсініледі (сұйықтықтың ішкі энергиясы оның жергілікті температурасы мен тығыздығына байланысты). Ағынның потенциалдық энергиясы бұл теңдеуге нақты түрде кірмейді, ол "жұмыс"терминіне енгізілген. Теңдеуге кіретін жеке мүшелер үшін өрнек жазайық Axayaz көлеміндегі элементтердің ішкі және кинетикалық энергияларының жинақталу жылдамдығы (сурет. мұндағы және-сұйықтықтың массасының бірлігіне шаққандағы ішкі энергиясы; сұйықтықтың жергілікті жылдамдығы. жүктеу/скачать 160,11 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|