- •10. Кавитация
- •10.1. Возникновение кавитации
- •10.2. Кавитационная эрозия
- •10.3. Феноменологическая модель механолиза воды
- •10.4. Кинетика изменения физических свойств воды под действием кавитации
- •10.5. Гидродинамические воздействия на жидкости, растворы, золи, смеси и твердые границы потоков
- •10.5.1. Задача сопряжения для пузырька в жидкости
- •10.5.2. Разрушительные эффекты развитой кавитации
- •10.5.3. Диспергация твердой фазы, полимеров, клеток и микроорганизмов
- •10.6. Меры борьбы с кавитационной эрозией
- •Тензорные операции мжг
- •Окончание табл. 1
- •Приложение 2
- •Приложение 3
- •Операторы и формулы векторного анализа
- •Формулы для определения потерь напора в трубах
- •Литература
- •Содержание
Литература
1. Абрамович Г. Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1976. 888 с.
2. Алешко П. И. Механика жидкости и газа. Харьков: Вища школа. Изд-во при Харьк. гос. ун-те, 1977. 320 с.
3. Бухбиндер А. И. Теория потоков. Л.: ЛПИ им. М. И. Калинина, 1973. 218 с.
4. Дейч М. Е., Зарянкин А. Е. Гидрогазодинамика. М.: Энергоатомиздат, 1984.
5. Дейч М. Е., Филиппов Г. А. Газодинамика двухфазных сред. М.: Энергия, 1981.
6. Ивченко В. М. Гидродинамика многофазных жидкостей. Кавитация. Красноярск: КрПИ, 1980. 82 с.
7. Динамика жидкости: Методические указания / Сост. В. М. Ивченко. Красноярск: КПИ, 1987. 28 с.
8. Элементы тензорного анализа: Методические указания / Сост. В. М. Ивченко. Красноярск: КрПИ, 1983. 25 с.
9. Ивченко В. М., Кулагин В. А., Немчин А. Ф. Кавитационная технология. Красноярск: Изд-во КГУ, 1983. 25 с.
10. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975. 559 с.
11. Кинематика. Теория деформации жидкости: Методические указания / Сост. М. И. Вихорева, С. В. Сидоров. Красноярск КрПИ, 1987. 28 с.
12. Расчет сопла Лаваля: Методические указания / Сост. И. В. Кобзарь. Красноярск: КрПИ, 1989. 32 с.
13. Кочин Н. Е. Векторный анализ и начала тензорного исчисления. М.; Л.: ГТТИ, 1948.
14. Кузов К. Мир без форм. М.: Мир, 1976. 248 с.
15. .Кулагин В. А. Суперкавитация в энергетике и гидротехнике. Красноярск: КГТУ, 2000. 107 с.
16. Кулагин В. А., Вильченко А. П., Кулагина Т. А. Моделирование двухфазных суперкавитирующих потоков. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2000. 187 с.
17. Кулагин В. А., Иванов В. Г. Механика капельных жидкостей: Учебное пособие. Красноярск: КПИ, 1982. 83 с.
18. Кулагин В. А., Турутин Б. Ф., Матюшенко А. И. Гидрофизика: Учебное пособие. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2000. 243 с.
19. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1973. 848 с.
20. Лойцянский Л. Г., Лойцянская И. Л. Формулы векторного и тензорного исчисления (методматериалы). Л.: ЛПИ, 1976.
21. Меркулов В. И. Популярная гидродинамика. Киев: Техника, 1976. 144 с.
22. Минский С. А., Овчинников Ю. А. Бескоординатные методы изучения поля // Труды дирижаблестроительного института. Вып. 2. М.: ОНТИ, 1937.
23. Победря Б. Е. Лекции по тензорному анализу. М.: Изд-во МГУ, 1974.
24. Повх И. Л. Техническая гидромеханика. М.: Машиностроение, 1976.
25. Прандтль Л. Гидроаэромеханика. М.: Иностранная литература, 1949. 520 с.
26. Самойлович Г. С. Гидроаэромеханика: Учебник. М.: Машиностроение, 1980.
27. Седов. Л. И. Механика сплошной среды: В 2 т. Т. 1. М.: Наука, 11976. 536 с.
28. Сокольников И. С. Тензорный анализ: Пер. с англ. М.: Наука, 1971.
29. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике: В 9 т. Т. 7. Физика сплошных сред. М.: Мир, 1966. 290 с.
30. Чугаев Р. Р. Гидравлика. Л.: Энергия, 1975. 600 с.
31. Яхонтов С. А. Гидрогазодинамика. М.: МЭИ, 1980. 75 с.
Содержание
1. Введение в гидромеханику |
3 |
1.1. Предмет и методы технической механики жидкости |
3 |
1.2. Общие положения (постулаты ньютоновской механики и МЖГ) |
4 |
1.3. Основные физические свойства жидкостей |
7 |
1.3.1. Объемные свойства |
8 |
1.3.2. Поверхностные свойства |
10 |
1.3.3. Идеальная жидкость |
11 |
1.4. Из истории возникновения науки «Механика жидкости и газа» (гидрогазодинамики) |
12 |
1.5. Значение и задачи гидромеханики на современном этапе развития науки и техники |
14 |
2. Элементы тензорного анализа |
15 |
2.1. Примеры тензорных величин в механике жидкости и газа |
15 |
2.2. Инвариантное определение ранга тензора |
20 |
2.3. Тензорная алгебра |
22 |
2.4. Криволинейные координаты. Коэффициенты Ляме |
26 |
2.5. Преобразование Остроградского Гаусса. оператор Гамильтона |
29 |
2.6. Тензорные (объемные) производные. Дифференциальные операторы теории поля |
31 |
2.7. Справочные данные по тензорному исчислению |
34 |
3. Гидростатика |
38 |
3.1. Силы, действующие в жидкости. Понятие гидростатического давления |
38 |
3.2. Уравнения равновесия |
40 |
3.3. Равновесие жидкостей в поле сил тяжести |
42 |
3.4. Давление жидкости на плоские и криволинейные поверхности |
43 |
3.5. Закон Архимеда |
48 |
3.6. Равновесие жидкостей в относительной системе координат |
50 |
4. Кинематика сплошной среды |
53 |
4.1. Понятие поля физической величины |
53 |
4.2. Два метода кинематического исследования течения жидкостей |
58 |
4.3. Основные кинематические элементы движения жидкости |
59 |
4.4. Поле ускорений |
67 |
4.5. Кинематический анализ движения жидкой частицы |
70 |
4.6. Движение жидкости в локальном объеме. Первая кинематическая теорема Коши Гельмгольца |
74 |
4.7. Уравнение секундного расхода |
83 |
4.8. Вторая кинематическая теорема Гельмгольца |
84 |
4.9. Теорема Стокса |
85 |
4.10. Третья кинематическая теорема (Кельвина) |
87 |
4.11. Четвертая кинематическая теорема (Лагранжа) |
88 |
4.12. Методы визуализации поля течения |
88 |
5. Динамика невязкой жидкости |
90 |
5.1. Формула Эйлера для дифференцирования по времени интеграла по «живому» объему |
90 |
5.2. Закон сохранения массы. Уравнения неразрывности |
92 |
5.3. Уравнения Эйлера движения невязкой жидкости |
96 |
5.4. Закон импульсов. Уравнения движения в напряжениях |
97 |
5.5. Формы записи уравнений движения в различных системах координат (инерциальных и неинерциальных) |
101 |
5.6. Первые интегралы уравнений движения Эйлера |
106 |
5.7. Применение уравнения Бернулли |
109 |
5.8. Циркуляционное обтекание круглого цилиндра потенциальным потоком |
111 |
6. Динамика вязкой несжимаемой жидкости |
114 |
6.1. Вязкость |
114 |
6.2. Уравнение Стокса движения вязкой несжимаемой жидкости |
115 |
6.3. Механическое подобие потоков. Число Рейнольдса |
118 |
6.4. Два режима течения вязкой жидкости |
121 |
6.5. Уравнение Бернулли для вязкой несжимаемой жидкости |
123 |
6.6. Закон моментов импульсов. Симметричность тензора напряжений |
124 |
6.7. Закон сохранения энергии. Уравнение энергии |
126 |
6.8. Интеграл «живых сил». Уравнение притока тепла |
128 |
6.9. Уравнения состояния |
130 |
6.10. Начальные и граничные условия |
130 |
7. Газовая динамика |
132 |
7.1. Скорость распространения малых возмущений в идеальном газе. Скорость звука |
132 |
7.2. Теория прямого скачка уплотнения |
136 |
7.3. Обобщенные одномерные движения |
140 |
7.3.1. Система уравнений |
141 |
7.3.2. Движение несжимаемой жидкости в трубе переменного сечения |
144 |
7.3.3. Движение сжимаемой жидкости в трубе переменного сечения. Сопло Лаваля |
144 |
7.4. Исследование расчетного режима движения газа и геометрических параметров сопла Лаваля |
146 |
7.4.1. Влияние конструктивных параметров и размеров сопел и сопловых аппаратов на эффективность работы турбин |
147 |
7.4.2. Определение параметров торможения газа в сопле Лаваля |
148 |
7.4.3. Определение параметров газа в выходном сечении сопла Лаваля |
150 |
7.4.4. Определение площади и диаметра выходного сечения сопла Лаваля |
151 |
7.4.5. Определение параметров газового потока в минимальном сечении сопла |
151 |
7.4.6. Определение площади и диаметра критического сечения сопла Лаваля |
153 |
7.4.7. Определение площади и диаметра входного сечения сопла Лаваля |
153 |
7.5. Исследование движения газа в сопле Лаваля на нерасчетных режимах |
154 |
7.6. Проектирование сопла Лаваля |
159 |
8. Движение вязкой несжимаемой жидкости в трубах |
163 |
8.1. Установившееся ламинарное движение вязкой несжимаемой жидкости в цилиндрической трубе |
163 |
8.2. Основные элементы теории турбулентного движения |
168 |
8.3.Турбулентное движение жидкости в гладкой цилиндрической трубе |
173 |
8.4. Влияние шероховатости стенки трубы на коэффициент сопротивления |
181 |
9. Пограничный слой и процессы тепло- и массообмена |
185 |
9.1. Понятие о пограничном слое |
185 |
9.2. Уравнения ламинарного пограничного слоя |
185 |
9.3. Ламинарный пограничный слой при обтекании тонкой плоской пластинки в продольном направлении |
194 |
9.4. Начальный участок в цилиндрической трубе при ламинарном режиме движения жидкости |
198 |
9.5. Тепловой ламинарный пограничный слой на плоской пластинке, обтекаемой в продольном направлении |
199 |
9.6. Диффузионный ламинарный пограничный слой на плоской пластинке |
207 |
9.7. Турбулентный пограничный слой при обтекании плоской пластинки |
209 |
9.8. Связь между теплоотдачей и касательным напряжением при продольном обтекании пластинки |
212 |
9.9. Отрыв пограничного слоя при обтекании плохообтекаемых тел. Кризис сопротивления |
215 |
9.10. Теплоотдача при поперечном обтекании цилиндра |
218 |
10. Кавитация |
220 |
10.1. Возникновение кавитации |
220 |
10.2. Кавитационная эрозия |
223 |
10.3. Феноменологическая модель механолиза воды |
226 |
10.4. Кинетика изменения физических свойств воды под действием кавитации |
233 |
10.5. Гидродинамические воздействия на жидкости, растворы, золи, смеси и твердые границы потоков |
228 |
10.5.1. Задача сопряжения для пузырька в жидкости |
238 |
10.5.2. Разрушительные эффекты кавитации |
245 |
10.5.3. Диспергация твердой фазы, полимеров, клеток и микроорганизмов |
252 |
10.6. Меры борьбы с кавитационной эрозией |
256 |
Приложение 1. Тензорные операции МЖГ 2 |
257 |
Приложение 2. Краткая таблица газодинамических функций (k = 1,4; М = 02) |
259 |
Приложение 3. Краткая таблица газодинамических функций (k = 1,4; М = 24) |
265 |
Приложение 4. Операторы и формулы векторного анализа |
266 |
Приложение 5. Формулы для определения потерь напора в трубах |
268 |
Литература |
270 |