Otvety_na_voprosy_PAKhT

1) Физический смысл Re, Ar, коэффициента λ. а) Физический смысл – число Рейнольдса Re характеризует смену режимов течения от ламинарного к турбулентному. Re является критерием подобия течения вязкой жидкости. 

Б) Критерий Архимеда (Архимед). Его физический смысл состоит в том, что он характеризует отношение подъемной силы, возникающей из-за разности плотностей текучей среды, к силе вязкого трения.

В) физический смысл коэффициента сопротивления состоит в том, что он показывает долю скоростного напора, затрачиваемого на преодоление данного сопротивления или длины трубопровода

2) Какие силы учитывает уравнение Навье-Стокса и в чём его физический смысл?

Уравнение Навье-Стокса физический смысл – это сохранение массы для потока жидкости, отображает изменение свойств точки в течение времени, как если бы она была неподвижной. протекает жидкая среда.

Уравнение Навье-Стокса  учитывает силу инерции, внешние силы, силы давления, и силы вязкости

3) а)Режимы течения жидкости в трубе; б) диапазоны чисел Re для различных режимов а) Существует 2 вида течения жидкости в трубах.

-Ламинарное ( слоистое течение )

-Турбулентное ( бурное, возмущенное )

При ламинарном режиме течения жидкость движется без перемешивания слоев, плавно изменяя скорость, может быть вихревым. При турбулентном режиме течения происходит интенсивное перемешивание слоев жидкости, сопровождаемое пульсациями скорости и давления.

б) диапазоны чисел Re для различных режимов

<2100 – Ламинарный режим 2100 – 2300 – Переходный режим >2300 – Турбулентный режим

4) Профиль скоростей в ламинарном и турбулентном режим

5) Профиль касательных напряжений в трубопроводе

6) Уравнение Пуазейля-Гагена, формула Стокса.

С его помощью можно определить расход Q жидкости при ламинарном движении потока по трубопроводу длиной L и диаметром d, если известно значение Ар (перепад давления на отрезке трубопровода длиной L). Однако чаще уравнение Гагена—Пуазейля используют для определения Ar.

Стокса формула, формула преобразования криволинейного интеграла по замкнутому контуру L в поверхностный интеграл по поверхности S, ограниченной контуром L. С. ф. имеет вид:

   ,

  причём направление обхода контура L должно быть согласовано с ориентацией поверхности S. В векторной форме С. ф. приобретает вид:

,

  где а = Pi + Qj + Rk, dr — элемент контура L, ds — элемент поверхности S, n — единичный вектор внешней нормали к этой поверхности. Физический смысл С. ф. состоит в том, что циркуляция векторного поля по контуру L равна потоку вихря поля через поверхность S. С. ф. предложена Дж. Г. Стоксом в 1854.

7. Режимы гравитационного течения жидких плёнок, числа Re.

Режим гравитационного течения пленки зависит от числа Re

Ламинарный Re ˂ 20 Псевдоламинарный (волновой) 20 ˂ Re ˂ 1500 Переходный 1500 ˂ Re ˂ 2000 Турбулентный Re ˃ 2000

8. Гидравлический удар в трубе. Влияние параметров на силу удара.

Гидравлический удар – это резкое, мгновенное (ударное) повышение или понижение давления в напорном трубопроводе, по которому движется жидкость (вода), ввиду резкого изменения во времени скорости ее движения.

Сила гидравлического удара прямо зависит от скорости, которую успел набрать останавливаемый поток. Достаточно определённо о скорости потока можно сказать только в одном случае -- при резком перекрытии установившегося потока. Однако во многих случаях поток под воздействием внешнего давления (или, что то же самое, перепада уровней) периодически набирает некоторую скорость, после чего резко перекрывается, а затем цикл повторяется снова

9. Формула Ньютона.

10. Основные типы неньютоновских жидкостей. Диаграммы сдвига.

Неньютоновские жидкости подразделяют на три основные группы: неньютоновские вязкие жидкости;

неньютоновские нереостабильные жидкости;

неньютоновские вязкоупругие жидкости.

К первой группе относятся вязкие (или стационарные) неньютоновские жидкости, характеристики которых не зависят от времени. По виду кривых течения различают следующие жидкости этой группы: бингамовские (или вязкопластичные), псевдопластичные и дилатантные. Бингамовские или вязкопластичные (кривая 2) жидкости начинают течь только после приложения напряжения, превышающего предел текучести. При этом структура пластичной жидкости разрушается, и она ведет себя как ньютоновская. К бингамовским жидкостям относятся густые суспензии (различные пасты и шламы, масляные краски и т.п.).

Псевдопластичные жидкости (кривая 3) получили наибольшее распространение в рассматриваемой группе неньютоновских жидкостей. К ним относятся растворы полимеров, целлюлозы и суспензии с асимметричной структурой частиц, и т.п.

Псевдопластичные жидкости, как и ньютоновские, начинают течь при самых малых значениях τ (напряжения трения).

Дилатантные жидкости (кривая 5) содержат жидкую фазу в количестве, позволяющем заполнить в состоянии покоя или при очень медленном течении пустоты между частицами твердой фазы. При увеличении скорости частицы твердой фазы перемещаются друг относительно друга быстрее, силы трения между частицами возрастают, при этом увеличивается кажущаяся вязкость. К дилатантным жидкостям относятся суспензии крахмала, силиката калия, различные клеи и др.

Нелинейно-вязкопластичные жидкости (кривая 1) начинают движение как только напряжение сдвига превысит статическое напряжение. Далее, с увеличением градиента скорости напряжение трения в жидкости возрастает нелинейно до величины, при которой заканчивается разрушение структуры. После этого поведение жидкости не отличается от ньютоновского. К этой группе жидкостей относится кровь.

Ко второй группе нереостабильных жидкостей относят неньютоновские жидкости, характеристики которых зависят от времени. Эти жидкости подразделяют на тиксотропные (кажущаяся вязкость которых во времени уменьшается) и реопектические (кажущаяся вязкость которых во времени увеличивается).

К тиксотропным жидкостям относятся многие красители, некоторые пищевые продукты (простокваша, кефир, соус кетчуп, желатиновые растворы, майонез, горчица, мед), мыльный крем для бритья и т. д., вязкость которых снижается при взбалтывании.

К реопектическим жидкостям можно отнести суспензии бентонитовых глин и некоторые коллоидные растворы.

К третьей группе относятся вязкоупругие, или максвелловские жидкости. Кажущаяся вязкость этих жидкостей уменьшается под воздействием напряжений, после снятия которых жидкости частично восстанавливают свою форму. К этому типу жидкостей относятся некоторые смолы и пасты тестообразной консистенции.

11. Режимы течения в дисперсных системах, числа Re.