Строение атмосферы
Атмосфера является средой полета различных летательных аппаратов. Она имеет сложное строение, однако условно ее делят на слои с указанием их особенностей. Наиболее характерными и интересными для авиастроителей имеют слои тропосфера, стратосфера, ионосфера и экзосфера .
Тропосфера – часть атмосферы, граничащая с Землей (H = 10 – 17 км), где заметно тепловое излучение земной поверхности, где температура заметно уменьшается с удалением от Земли. В тропосфере образуются облака, дуют ветры, тут находится вся испаренная влага, меняется влажность, температура, направление ветра.
На верхней границе тропосферы температура остается постоянной. Далее по высоте располагается стратосфера. В стратосфере температура почти постоянна (~ до 30 км). Ветры там имеют постоянные направления и направлены против вращения Земли (происходит расслоение нижних и верхних слоев воздуха вследствие малого сцепления частиц воздуха).
Ионосфера характеризуется наличием свободных ионов и электронов и непрерывным повышением температуры. Границы ионосферы непостоянны (H ≈ до 200 км).
Экзосфера не имеет вообще границ. Это переходная зона от земной атмосферы к межпланетному пространству (H = от ~ 500 до 1000 км). Известно что:
50 % массы атмосферы расположено на высотах 0 – 5,5 км;
75 % массы атмосферы расположено на высотах 0 – 10 км;
94 % массы атмосферы расположено на высотах 0 – 20 км над уровнем моря.
Масса атмосферы составляет 1/1000000 массы Земли.
Свойства земной атмосферы и происходящие в ней явления изучает наука, называемая метеорологией. Свойства атмосферы используются нами для измерения высоты и скорости полета. От них зависят условия работы пилотов самолетов, тяга двигателя, подъемная сила самолета. Для устранения усложнений в полете (а то и катастроф) необходимо изучение аномальных явлений в атмосфере.
К аномальным явлениям относятся грозы, горизонтальные и вертикальные порывы ветра, турбулентные движения воздуха. Струйные течения воздуха могут быть со скоростью от 100 до 700 км/ч.
Воздух атмосферы является смесью газов: 78 % азота (N 2), 21 % кислорода (O 2), 0,94 % аргона (A 2), 0,03 углекислого газа (CO 2), 0,01 % водорода (H 2) 0,01 % неона (Ne 2) 0,01 % гелия (He 2), 1,2 % пара. На высотах 30 – 50 км имеется озон (O 3). Максимальное его количество находится на высоте ~ 35 км и составляет 0,00075 %, тогда как у Земли его только 0,00001 %. Фактически воздух состоит из отдельных молекул газов и не является сплошной средой (особенно на больших высотах).
Для практических целей авиационные науки нуждаются в установлении закона изменения с высотой основных параметров: как плотность, давление, температура воздуха, скорость звука, вязкость. Но эти параметры зависят еще и от времени года и суток, от случайных явлений в природе. При испытаниях приборов, систем и самолетов требуется проводить сравнение результатов в одинаковых условиях. Так возникла необходимость создания условной стандартной атмосферы (СА), являющейся схемой действительной атмосферы, в которой отсутствуют колебания, вызванные метеорологическими или астрономическими факторами.
На параметры стандартной атмосферы действуют государственные стандарты: ГОСТ 4401-81 (Атмосфера стандартная. Параметры), ГОСТ 3295-73 (Таблицы гипсометрические для геопотенциальных высот до 50000 м. Параметры), ГОСТ 5212-74 (Таблица аэродинамическая. Динамические давления и температуры торможения воздуха для скорости полета от 10 до 4000 км/ч. Параметры) и др. . В отличие от стандартной атмосферы существуют атмосферы справочные, учитывающие широту местности и время года.
В стандартной атмосфере принимаются стандартными исходные параметры: ускорение свободного падения g с = 9,80665 м/с 2 ; скорость звука a с = 340,294 м/с; средняя длина свободного пробега частиц воздуха l с = 66,328∙10 -9 м; давление P с = 101325,0 Па (760 мм рт. ст.), температура Кельвина T с = 288,15 К; кинематическая вязкость ν с = 14,607∙10 -6 м 2 /с; динамическая вязкость μ с = 17,894∙10 -6 Па∙с; плотность весовая γ с = 1,2250 кг/м 3 ; плотность массовая
Закон изменения температуры воздуха на высотах от нуля до 11000 метров над уровнем моря следующий:
где T н – абсолютная температура воздуха на высоте Н ; а – температурный градиент, равный 0,0065 °С/м; Н – высота над уровнем моря; Т 0 = 288 °К. Для Н > 11000 м T н = 216,5 °К = const. Изменение барометрического давления для высот Н < 11000 м:
, (2.2)
где P н – давление на высоте Н ; P о = 760 мм рт. ст.; ν о – весовая плотность (1,2255 кг/м 3); а – температурный градиент (0,0065 °С/м).
Важнейшей характеристикой воздуха является его влажность. Относительная влажность может быть определена по формуле
где R – относительная влажность; q – абсолютная влажность – количество пара в граммах, содержащееся в 1 м 3 ; Q – количество насыщающих паров при данной температуре в г/м 3 .
Предел насыщения воздуха водяными парами в зависимости от температуры приведен в таблице 2.1.
Таблица 2.1
Важно обратить внимание на то, что при понижении температуры воздуха наступает перенасыщение, пар превращается в капли воды . Самолетостроители и разработчики приборов и систем должны это учитывать в своей практике. В связи с этим явлением внутри самолета накапливается большое количество воды, которая пагубно влияет на работоспособность техники.
Гипотеза сплошности газовой среды
Теория была введена в практику исследования Даламбером в 1744 году, а затем Эйлером в 1753 году в противовес корпускулярной теории Ньютона.
Воздух атмосферы представляет собой смесь различных газов. До принятия гипотезы сплошности исходили при экспериментах из того, что существует как бы смесь несвязанных между собой молекул газов, между которыми существуют дыры (сито).
Гипотеза сплошности в аэродинамике основана на том, что расстояние между молекулами воздуха и свободный пробег молекул малы по сравнению с обтекаемым воздухом телом. В связи с этим принимается, что воздух (и вода) однородная, сплошная, без разрывов масса .
Длина свободного пробега молекул зависит от числа молекул в единице объема, т.е. от плотности среды. Мы уже знаем, что вся масса воздуха находится в пределах тропосферы (высота Н ≤ 10…17 км) и что плотность сильно уменьшается с ростом высоты над уровнем моря. У Земли (Н = 0) в одном кубическом миллиметре содержится 2,7∙10 +16 молекул воздуха при массовой плотности ρ о ≈ 0,125 кг∙с 2 /м 4 . На высоте Н = 160 км в том же объеме содер-
жится 1 молекула воздуха. А плотность воздуха, например, на высоте Н = 20 км, ρ 20 = 0,008965 кг∙с 2 /м 4 .
Длина свободного пробега по высотам в среднем распределяется следующим образом (таблица 2.2).
Таблица 2.2
| Н , км | |||||||||
| L св, см | 8,6∙10 -6 | 2,1∙10 -5 | 4,8∙10 -5 | 4,9∙10 -2 | 0,5 | 1,3∙10 2 | 2,0∙10 3 | 5,5∙10 4 |
Некоторые ученые считают границей применимости гипотезы сплошности отношение длины свободного пробега молекулы воздуха к хорде крыла, равное 1/10 +5 .
Кроме плотности воздуха длина свободного пробега зависит от температуры (т.е. от скорости хаотического движения) и от размеров молекул. Средняя длина пробега молекул воздуха рассчитывается по формуле
, (2.4)
где К – отношение теплоемкости воздуха при постоянном давлении с р к его теплоемкости при постоянном объеме с v , т.е.
;
ν – кинематический коэффициент вязкости, м 2 /с; a – скорость звука в воздушной среде в м/с.
Так как параметры ν и a зависят от высоты над уровнем моря, то и параметр L св зависит от той же высоты (см. таблицу 2.2).
Критерием применимости гипотезы сплошности является число Кнудсена
Или , (2.5)
где b – хорда крыла, δ – толщина пограничного слоя.
Окончательно, или другое значение коэффициента Кнудсена таково:
, (2.6)
где М – число Маха, Re – коэффициент Рейнольдса, равный
где v – скорость движения в м/с, b – средняя хорда крыла в метрах, ν – коэффициент кинематической вязкости в м 2 /с (рис. 2.1).
Практический смысл гипотезы сплошности для специалистов в области приборостроения и самолетостроения состоит с возможности определения границ применения способов измерения воздушных параметров, например, манометрического метода при определении скорости, числа М , подъемной силы.
Рис. 2.1. Обтекание крыла потоком воздуха
По Ньютону получалось в его корпускулярной теории, что сопротивление движению есть результат ударов частиц о тело и равно:
где ρ ∞ – плотность воздуха; v – скорость движения; S – площадь крыла.
Теперь мы уже будем знать, что формула неверна, она завышает силу сопротивления в два раза.
Область аэродинамики, рассматривающая движение твердых тел в сильно разреженном газе, называется супераэродинамикой .
Выводы из гипотезы сплошности:
Гипотеза упрощает исследование процессов движения.
Она позволяет рассматривать все механические характеристики жидкой среды – скорости, плотности, давления, числа М и т.д., как функции координат точки и времени. Эти функции предполагаются непрерывными и дифференцируемыми.
Из гипотезы сплошности следуют ограничения применимости методов измерения скоростных параметров. Например, манометрический метод может быть достоверно использован при Н ≈ 30000 метров над уровнем моря, при скоростях, соответствующих числу Re = 10 2 …10 7 .
При большом разряжении воздуха и при несоблюдении критерия Кнудсена воздушную среду нельзя считать сплошной. В этих условиях нельзя считать применяемым и принцип непрерывности течения потока воздуха. В этих условиях иными становятся законы образования силы сопротивления движению и подъемной силы. В свободномолекулярном потоке газа единственными силами воздействия газовой среды на движущееся тело являются силы ударов молекул газа о поверхность тела. Величину аэродинамических сил можно оценить по ударной теории Ньютона.
Гипотеза сплошности.
«Рассматривать жидкие тела как совокупность отдельных молекул (в каждой отдельно) практически неподвижно, поэтому при изучении жидкости и газов (и вообще деформации тел) вводятся допущения, что эти тела заполняют пространство непрерывно, т.е. характеризуют определенными значениями параметра (плотность, температура, вязкость и тд.). при таком рассмотрении жидкое тело называют сплошной средой или континиумом.
Жидкости. Все вещества в природе имеют молекулярное строение. По характеру молекулярных движений, а также по численным значениям межмолекулярных сил жидкости занимают промежуточное положение между газами и твердыми телами. Свойства жидкостей при высоких температурах и низких давлениях ближе к составам газов, а при низких температурах и высоких давлениях - к свойствам твердых тел. В газах расстояния между молекулами больше, а межмолекулярные силы меньше, чем в жидкостях и твердых телах, поэтому газы отличаются от жидкостей и твердых тел большей сжимаемостью. По сравнению с газами жидкости и твердые тела малосжимаемы.
Молекулы жидкости находятся в непрерывном хаотичном тепловом движении, отличающемся от хаотичного теплового движения газов и твердых тел: в жидкостях это движение осуществляется в виде колебаний (10п колебаний п секунду) относительно мгновенных центров и скачкообразных переходов от одного центра к другому. Тепловое движение молекул твердых тел - колебания относительно стабильных центров. Тепловое движение молекул газа - непрерывные скачкообразные перемены мест.
Диффузия молекул жидкостей и газов обусловливает их общее свойство - текучесть. Поэтому термин «жидкость» применяют для обозначения и собственно жидкости (несжимаемая или весьма мало сжимаемая, капельная жидкость), и газа (сжимаемая жидкость). В гидравлике рассматриваются равновесие и движение капельных жидкостей.
Гипотеза сплошности.
Жидкость рассматривается как деформируемая система материальных частиц, непрерывно заполняющих пространство, в котором оно движется.
Жидкая частица представляет собой бесконечно малый объем, в котором находится достаточно много молекул жидкости. Например, если рассмотреть кубик воды со сторонами размером 0,001 см, то в объеме будет находиться 3,3 1013 молекул. Частица жидкости полагается достаточно малой по сравнению с размерами области, занятой движущейся жидкостью.
При таком предположении жидкость в целом рассматривается как континуум - сплошная среда, непрерывно заполняющая пространство, т. е. принимается, что в жидкости нет пустот или разрывов, все характеристики жидкости являются непрерывными функциями, имеющими непрерывные частные производные по всем своим параметрам. Сплошная среда представляет собой модель, которая успешно используется при исследовании закономерностей покоя и движения жидкости.
Правомерность применения модели жидкости - сплошная среда подтверждена всей практикой гидравлики.
Гипотеза сплошности нужна для того, чтобы можно было применить дифференциальное исчисление, определенные формулы в математике, которые мы проходим. Если будем рассматривать жидкости как несплошное тело, то нужно применять другую «математику», которая находиться только в стадии развития.
Силы, действующие на выделенный объем сплошной среды (жидкости)
Рассмотрим некоторый объем жидкости (содержащийся в сосуде или объем, мысленно выделенный из общей массы жидкости). Приложенные к нему силы можно разделить на массовые и поверхностные.
Массовые силы обусловлены действующим на жидкость силовым полем, они приложены к каждой частице жидкости и пропорциональны их массе, примером таких сил являются силы тяжести, силы инерции переносного движения.
Поверхностные силы обусловлены взаимодействием рассматриваемого объема с окружающими его телами; если жидкость налита в сосуд - это силы реакции стенок сосуда; если рассматривается объем, мысленно выделенный из общей массы жидкости - это силы, действующие на него со стороны «отброшенной» жидкости. Во всех случаях эти силы распределены по поверхности выделенного объема и определяются площадью поверхности, на которую они действуют.
Напряжения в сплошной среде. Нормальные и касательные напряжения.
Определим напряжение, возникающее в жидкости под действием массовых сил. Возьмем элементарный объем ∆ V, в котором заключена масса жидкости ∆m и приложена массовая сила ∆. F.
Отношение этой силы к массе элементарного объема называется средним напряжением массовой силы и обозначается через а ср, таким образом, а ср=│ ∆F │ / ∆m
Если объем элементарной частицы и, следовательно, ее масса стремится к нулю, то получим напряжение массовых сил в точке lim │ ∆F │ / ∆m = d| F | / dm = а. (1.1) при ∆ V → 0 .
Напряжение массовых сил совпадает с ускорением (как следует из второго закона Ньютона), вызываемым этой силой, и имеет его размерность.
Аналогичным образом можно определить напряжение поверхностных сил. Эти силы пропорциональны размеру площадки, на которую они действуют, и непрерывно распределены по ее поверхности; их можно разложить на составляющие: нормальную силу сжатия и касательную силу (силу трения).
Поверхностные силы сжатия имеют место как при равновесии (покое) жидкости, так и при ее движении, а поверхностные силы трения в обычных жидкостях возникают только при их движении.
Пусть на элементарную площадку ∆ω действует поверхностная сила ∆ R, направленная под углом а к нормали к площадке (рис. 1.1).
Силу ∆ R можно разложить, как указывалось, на нормальную составляющую ∆Р, направленную вдоль нормали к площадке, и на касательную ∆ T, лежащую в плоскости касательной к поверхности в точке приложения силы ∆ R..
Предел отношения элементарной силы (силы трения) ∆T к площадке∆ω или отношение конечной касательной силы Т к площади w называется касательным напряжением.
т = lim | ∆ TI ∆ω| или τ = T/ ω (1.2) ∆ω→0
Нормальные напряжения в жидкости определяются как предел отношения силы давления ∆Р к площадке ∆ω: р = lim | ∆ TI ∆ω| ∆ω→0
Нормальные напряжения р называют давлением.
Сопротивление растяжению внутри капельных жидкостей по молекулярной теории может быть весьма значительным. При опытах с тщательно очищенной и дегазированной водой в ней были получены кратковременные напряжения растяжения до 28*10 3 кН. Однако жидкости, содержащие взвешенные твердые частицы и мельчайшие пузырьки газов, не выдерживают даже незначительных напряжений растяжения. Поэтому в дальнейшем будем считать, что напряжения растяжения в капельных жидкостях практически невозможны и в ней могут действовать только сжимающие усилия, вызывающие нормальное напряжение.
Свойства реальных жидкостей и газов и особенности их реального движения находят в исходных положениях гидродинамики лишь своё приближённое отражение. Но по мере развития как самой гидродинамики, так и смежных с ней наук эти исходные положения расширяются, благодаря чему степень соответствия их содержания содержанию реальных свойств изучаемого явления повышается. Кроме того, с развитием гидродинамики и смежных с ней наук, с развитием техники экспериментирования постепенно выявляются границы применимости ранее принятых исходных положений и устанавливаются возможные их уточнения.
В период формирования науки гидродинамики её основателями - Эйлером, Даламбером и Лагранжем было принято то основное допущение, согласно которому жидкость или газ заполняют тот или иной объём без каких-либо свободных промежутков, т. е. жидкость или газ представляют собой сплошные среды. Результаты вычислений, полученные при использовании этого основного допущения, в большом
числе случаев хорошо согласуются с результатами соответствующих наблюдений и измерений. Это обстоятельство служит основанием к тому, чтобы и в настоящее время в качестве основного допущения принимать гипотезу о сплошности жидкости и газа.
При гипотезе сплошного заполнения жидкостью или газом конечного объёма за частицу можно принимать любой как угодно малый объём. К такой частице применимы основные кинематические понятия скорости и ускорения точки. Отличие жидкости или газа от абсолютно твёрдого тела будет заключаться в том, что расстояния между частицами жидкости или газа меняются. Благодаря изменениям расстояний между частицами будет происходить изменение внешней конфигурации любой части объёма, заполненного жидкостью или газом. Это изменение внешней конфигурации любой части объёма называется деформацией. Таким образом, жидкость и газ представляют собой сплошные деформируемые среды.
Различие жидкости и газа от твёрдого деформируемого тела находит своё отражение в механике деформируемых сред в том, что к ним применяются различные меры подвижности частиц. Для твёрдого деформируемого тела подвижность частиц мала и поэтому мерой подвижности их служат сами смещения частиц, сами деформации их. Для жидкости и газа подвижность частиц достаточно велика и поэтому мерой подвижности их служат уже не сами смещения, которые во многих случаях весьма велики и не характерны для движения, а скорости смещений частиц, не сами деформации, а их отношения к промежуткам времени их образования, т. е. скорости деформаций. Следовательно, жидкость и газ можно определять как сплошные деформируемые среды, мерами подвижности частиц которых служат скорости частиц и скорости деформаций частиц.
В качестве характеристики проявления материальности жидкости и газа вводится плотность р, представляющая собой предел отношения содержащейся в малом объёме массы к величине этого объёма, т. е.
Отличие жидкости от газа выражается в том, что плотность жидкости считается мало изменяемой, тогда как плотность газа в ряде случаев оказывается сильно изменяемой. Во всех других отношениях между жидкостью и газом имеется много общего. По этой причине далее слово «жидкость» будет употребляться в собирательном смысле» Под этим словом будет подразумеваться как «капельная» жидкость ), так и некоторый газ, плотность которого может изменяться в широких пределах.
Гипотеза о сплошности среды означает не только сплошное заполнение частицами жидкости какого-либо объёма. Она означает также и непрерывность продвижения частиц в том смысле, что каждая
частица не может отделяться от окружающих её частиц, не может отставать от впереди расположенной частицы и не может ее перегонять.
Гипотеза о сплошности среды означает также и непрерывность деформирования любой части объёма. Вследствие этого замкнутая линия, состоящая из одних и тех же частиц, во всё время движения останется замкнутой; замкнутая поверхность, состоящая из одних и тех же частиц, будет непрерывно деформироваться, но оставаться всё время замкнутой.
Но гипотеза сплошности среды не влечет за собой в качестве неизбежного следствия гипотезу о непрерывности распределения скоростей и плотностей частиц. В данный момент времени две соседние частицы могут иметь различные скорости и различные плотности, но в любой следующий момент времени между величинами скоростей и плотностей этих частиц должна существовать определённая зависимость для предотвращения разрыва сплошности среды.
Таким образом, требование непрерывности распределения скоростей и плотностей должно составлять дополнительную гипотезу. Принятие этой гипотезы необходимо для того, чтобы пользоваться математическим аппаратом частных производных.
На основании изложенного мы приходим к тому выводу, что классическая гидродинамика основывается 1) на гипотезе сплошности среды и непрерывности её деформирования, 2) на гипотезе непрерывности распределения скоростей и плотностей частиц.
Разрыв непрерывности скоростей и плотностей может допускаться только для отдельных конечных поверхностей.
Передачу энергии в гидравлических системах обеспечивают рабочие жидкости, поэтому чтобы эффективно их применять, надо знать какими свойствами они обладают.
Жидкости, как и все вещества, имеют молекулярное строение. Они занимают промежуточное положение между газами и твердыми телами. Это определяется величинами межмолекулярных сил и характером движений составляющих их молекул. Вгазах расстояния между молекулами больше, а силы межмолекулярного взаимодействия меньше, чем в жидкостях и твердых телах, поэтому газы отличаются от жидкостей и твердых тел большей сжимаемостью. По сравнению с газами жидкости и твердые тела малосжимаемы.
Молекулы жидкости находятся в непрерывном хаотическом тепловом движении, отличающемся от хаотического теплового движения газов и твердых тел. В жидкостях это движение осуществляется в виде колебаний (10 13 колебаний в секунду) относительно мгновенных центров и скачкообразных переходов от одного центра к другому. Тепловое движение молекул твердых тел состоит в колебаниях относительно стабильных центров. Тепловое движение молекул газа выглядит, как непрерывные скачкообразные перемены мест.
При этом надо заметить, что изменение температуры и давления приводят к изменениям свойств жидкостей. Установлено, что при повышении температуры и уменьшении давления свойства жидкостей приближаются к свойствам газов, а при понижении температуры и увеличении давления – к свойствам твердых тел.
Термин «жидкость» применяется для обозначения и собственно жидкости, которую рассматривают как несжимаемую или мало сжимаемую среду, и газа, который можно рассматривать как «сжимаемую жидкость».
Гипотеза сплошности
Рассматривать и математически описывать жидкость как совокупность огромного количества отдельных частиц, находящихся в постоянном непрогнозируемом движении, на современном уровне науки не представляется возможным. По этой причине жидкость рассматривается как некая сплошная деформируемая среда, имеющая возможность непрерывно заполнять пространство, в котором она заключена. Другими словами, под жидкостями понимают все тела, для которых характерно свойство текучести , основанное на явлении диффузии . Текучестью можно назвать способность тела как угодно сильно менять свой объём под действием сколь угодно малых сил. Таким образом, в гидравлике жидкость понимают как абстрактную среду –континуум , который является основой гипотезы сплошности. Континуум считается непрерывной средой без пустот и промежутков, свойства которой одинаковы во всех направлениях. Это означает, что все характеристики жидкости являются непрерывными функциями и все частные производные по всем переменным также непрерывны.
По-другому такие тела (среды) называют капельными жидкостями. Капельные жидкости - это такие, которые в малых количествах стремятся принять шарообразную форму, а в больших образуют свободную поверхность.
Очень часто в математических описаниях гидравлических закономерностей используются понятия «частица жидкости » или «элементарный объём жидкости ». К ним можно относиться как к бесконечно малому объёму, в котором находится достаточно много молекул жидкости. Например, если рассмотреть кубик воды со сторонами размером 0,001 см , то в объеме будет находиться 3,3∙10 13 молекул. Частица жидкости полагается достаточно малой по сравнению с размерами области, занятой движущейся или покоящейся жидкостью.
Сплошная среда представляет собой модель, которая успешно используется при исследовании закономерностей покоя и движения жидкости. Правомерность применения такой модели жидкости подтверждена всей практикой гидравлики.
Изучение реальных жидкостей и газов связано со значительными трудностями, т.к. физические свойства реальных жидкостей зависят от их состава, от различных компонентов, которые могут образовывать с жидкостью различные смеси как гомогенные (растворы) так и гетерогенные (эмульсии, суспензии и др.) По этой причине для вывода основных уравнений движения жидкости приходится пользоваться некоторыми абстрактными моделями жидкостей и газов, которые наделяются свойствами неприсущими природным жидкостям и газам.
Идеальная жидкость - модель природной жидкости, характеризующаяся изотропностью всех физических свойств и, кроме того, характеризуется абсолютной несжимаемостью, абсолютной текучестью (отсутствие сил внутреннего трения), отсутствием процессов теплопроводности и теплопереноса.
Реальная жидкость - модель природной жидкости, характеризующаяся изотропностью всех физических свойств, но в отличие от идеальной модели, обладает внутренним трением при движении.
Идеальный газ - модель, характеризующаяся изотропностью всех физических свойств и абсолютной сжимаемостью.
Реальный газ - модель, при которой на сжимаемость газа при условиях близких к нормальным условиям существенно влияют силы взаимодействия между молекулами.
Указанные обстоятельства позво-ляют ввести гипотезу сплошности изучаемой среды и заменить реаль-ные дискретные объекты упрощен-ными моделями, представляющими собой материальный континуум, т. е. материальную среду, масса которой непрерывно распределена по объему, т.е. жидкость можно рассматривать как сплошную среду (континуум), лишенную молекул и межмолеку-лярных пространств. Гипотеза сплошности среды означает, что вся-кий малый элемент объема жидкости считается все-таки настолько боль-шим, что содержит еще очень боль-шое число молекул.
Согласно гипотезе сплошности масса среды распределена в объеме непрерывно и в общем неравномер-но.
Реально существующее хаотиче-ское движение молекул отражается в этом случае в величине макроскопи-ческих параметров - P T W, кото-рые для континуума являются функ-циями точек пространства.
Для газа используют критерий Кнудсена: Kn = l / L, где l – длина свободного пробега молекул, L – ха-ракт. размер течения.
1. Kn 2. Kn > 0,01 то течения разрежен-ных газов. В этой области различают три степени разреженности: (0,01- 0,1) – течения со скольжением; (0,1- 10) – переходная, наименее исследо-ванная область течения разреженных газов; (>10) – свободномолекулярное течение.
Жидкий объем – это мысленно вы-деленный в жидкости малый или ко-нечный объем, состоящий из одной или из одних и тех же частиц, кото-рые при движении может деформи-роваться, но масса жидкости, заклю-ченная в нем не изменяется и не смешивается с окружающей средой.
Контрольный объем – это мыслен-но выделенный постоянный объем, занимающий неизменное положение в пространстве (ч/з к.о. протекает жидкость).
Контрольная поверхность – это по-верхность, ограничивающая кон-трольный объем (для жидкого объе-ма – поверхность жидкого объема)..
Внешняя или окружающая среда – жидкость и все остальное, находя-щееся вне выделенного объема.
Жидкий контур – контур в про-странстве, состоящий из одних и тех же жидких частиц.
Скорость жидкости в данной точке – мгновенная скорость движения центра массы жидкой частицы, про-ходящей в данный момент через дан-ную точку пространства.
-
Основные понятия жидкого кон -тинуума гипотезу сплошности изучаемой среды и заменить реаль-ные дискретные объекты упрощен-ными моделями, представляющими собой материальный континуум, т. е. материальную среду ... -
Гипотеза сплошности среды . Основные понятия жидкого кон -тинуума . Указанные обстоятельства позво-ляют ввести гипотезу сплошности изучаемой среды и заменить реаль-ные. -
Гипотеза сплошности среды . Основные понятия жидкого кон -тинуума . Указанные обстоятельства позво-ляют ввести гипотезу сплошности изучаемой среды и заменить реаль-ные. -
Гипотеза сплошности среды . Основные понятия жидкого кон -тинуума . Указанные обстоятельства позво-ляют ввести гипотезу сплошности изучаемой среды и заменить реаль-ные... подробнее ». -
Гипотезу сплошности : упрощен-ные модели, представляющими со-бой материальный континуум, т. е. материальную среду , масса которой непрерывно распределена по объе-му, т.е. жидкость можно рассмат-ривать как сплошную среду (кон -тинуум )... -
Основные понятия , используемые в кинематике жидкости .
Согласно гипотезе сплошности , рассматриваемый континуум – это жидкая частица, в которой
Если в предыдущих вопросах, изучая гидростатику, за модель для изучения жидкости в равновесии взяли сплошную среду ... -
Основные понятия и определения. Действие шума на человека.
Звуковое давление – разность между мгновенным значением давления в точке среды и статическим давлением в той же точке, т.е. давление в невозмущённой среде . -
3) гидравлические струи, которые ограничены жидкой (как мы увидим позже, такие струйки называют затопленными) или газовой средой .
Чрезвычайно важное значение имеет в гидравлике понятие о гидравлическом радиусе. -
Основные понятия . Производственная физическая культура – система физкультурно-оздоровительных мероприятий, формы и содержание
Профессиональное заболевание – это категория болезней, вызываемых влиянием производственной среды или трудового процесса. -
Уравнение неразрывности жидкости . Довольно часто при решении задач приходится определять неизвестные функции типа
В качестве пятого уравнения используют уравнение состояния сплошной среды .
Найдено похожих страниц:10