Аналоговое моделирование гидродинамических процессов: Электролитические ванны, аналоговые модели, Электрические сетевые модели.

При исследовании гидродинамических процессов в слу­чаях, когда аналитическое решение задачи невозможно, ис­пользуют аналоговые модели. Тогда схему исследований можно представить в соответствии с рис. 6.1.

Электролитические ванны представляют собой резер­вуар с токопроводящей жидкостью, в качестве которой ис­пользуют водопроводную воду, растворы поваренной соли, соды или едкого кали. Жидкость в электролитической ванне служит в качестве токопроводящей среды, а ток является аналогом расхода воды. Измеряются сила тока, напряжение и сопротивление. Используют записывающие приборы. С по­мощью электролитических ванн можно исследовать трехмер­ный установившийся поток грунтовых вод.

Аналоговые модели на токопроводящей бумаге позво­ляют моделировать области плоских горизонтальных и пло­ских вертикальных потоков. Преимущество моделей на токо­проводящей бумаге по сравнению с другими заключается в том, что они позволяют воспроизводить течение любой фор­мы, когда математическое описание моделей весьма трудоем­ко. При таком моделировании можно создавать локальные неоднородности, удалив токопроводящие участки путем их вырезания. Основной недостаток - невозможность исследо­вания неустановившихся процессов течения жидкости.

Электрические сетевые модели отличаются тем, что ис­следуемая область покрывается сетью с узловыми точками, между которыми находятся электрические сопротивления. Раз­личают сетевые модели типа R (только с омическим сопротив­лением), предназначенные для исследования стационарных процессов, и типа RC (с омическим и емкостным сопротивле­нием) - для исследования неустановившихся процессов. Элек­трические сетевые модели могут применяться при моделирова­нии нестационарного процесса понижения грунтовых вод.

51. Виды гидродинамических сопротивлений. Основное уравнение установившегося равномерного движения жидкости.

Потери энергии при движении жидкости обусловлены работой внешних и внутренних сил трения. Различают два вида потерь энергии:

■ потери напора по длине - hi, которые распределяются по всей длине потока равномерно или неравномерно в зависимости от диаметра канала и скорости движения потока;

■ местные потери напора - hj, возникающие только в отдельных местах потока вследствие изменения конфигурации канала и на поворотах потока.

В общем случае для участка трубопровода, заключенного между двумя сечениями, полная потеря напора hf определяется по формуле:

При равномерном установившемся движении реальной (вязкой) жидкости работа внешних сил (поверхностных и объемных) всегда равна работе сил трения (внутренних и внешних). В результате работы сил трения кинетическая энергия жидкости переходит в тепловую энергию.

Между силами трения в жидкости и потерями напора существует определенная зависимость. В случае установив-шегося равномерного движения при отсутствии местных потерь напора эту зависимость принято называть основным уравнением установившегося движения жидкости.

52. Распределение скоростей в потоке при ламинированом установившемся движении жидкости:

При движении реальной (вязкой) жидкости в ней развиваются силы внутреннего трения, обусловленные неравномерным распределением скоростей в жидкости. Слой вязкой жидкости, который движется с большей скоростью, за счет трения по поверхности соприкосновения способствует уско-рению движения второго слоя; второй же слой, наоборот, благодаря тому же трению тормозит первый слой.

Рассмотрим продольные касательные силы трения, действующие вдоль линий тока при движении параллельно- струйного потока жидкости. Сила продольного внутреннего трения Т, т. е. сила, возникающая при скольжении отдельных прямолинейных слоев жидкости друг по другу, в соответствии с законом Ньютона прямо пропорциональна градиенту скорости в направлении, перпендикулярном движению слоев, площади поверхности соприкосновения данных слоев жидкости и зависит от рода жидкости:

Определим распределение скоростей продольного дви-жения жидкости в напорной цилиндрической трубе {рис. 7.2), имеющей радиус rо. Предположим, что на границе потока с твердой стенкой, вдоль которой происходит движение жид-кости, имеется весьма тонкий неподвижный слой, как бы прилипший к стенке, по которому происходит скольжение жидкости. При этом непосредственно на стейке скорость потока равна нулю. Внутри данной трубы выделим цилиндрический элемент жидкости радиусом r. Касательное напряжение трения по боковой поверхности элемента в соответствии с основным уравнением установившегося равномерного движения жидкости (7.15) составляет.

С другой стороны, в соответствии с законом вязкого трения Ньютона имеем

Знак «-» в формуле (7.19) указывает на тот факт, что в цилиндрической системе координат с увеличением радиуса продольная скорость элемента жидкости уменьшается.

53. Потери напора по длине при ламинарном установившемся движении жидкости.

54. Потери напора по длине при турбулентном установившемся движении жидкости.

Был получен логарифмический закон распределения скоростей по живому сечению цилиндрической трубы. Зависимость Прандтля после введения некоторых эмпирических коэффициентов, вычисленных И. Никурадзе, имеет вид:

55. Формула Пуазейля. Формула Вейсбаха-Дарси.

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: