6. Частные формы уравнения энергии и их физическое содержание.
Уравнение энергии
для жидкой среды (в применении к энерго
неизолированному жидкому объему V):
изменение полной энергии выделенного
объема за единицу времени равно сумме
работ массовых и поверхностных внешних
сил, приложенных к объему и ограничивающих
его поверхность + теплота, подведенная
извне за то же время:
1) Уравнение энергии в форме энтальпии:
- полная энтальпия
;
- для идеального установившегося
адиабатного течения удельная энергия
потока неизменна.
;
- полная энтальпия (полная удельная
энергия газа). Полной энергии соответствует
полная температура (Т*
торможения):
,
тогда
,
то есть изменение полной энтальпии газа
на участке 1-2 равно энергии, которой газ
обменивается на данном участке с внешней
средой.
2) Дифференциальное
уравнение энергии:
Для энергоизолированного течения:
;
7.Опыт Рейнольдса. Режимы течения вязкой жидкости.
В бачке 2 – подкрашенная жидкость. При низких скоростях течения подкрашенная струйка на всей длине прозрачной трубы не перемешивается с окружающей жидкостью и имеет вид натянутой нити. Такое струйчатое (слоистое) течение жидкости без перемешивания частиц Ж и без пульсации скорости называется ламинарным.
По мере увеличения скорости течения введенная в поток подкрашенная струйка начинает искривляться приобретая волнистый характер. На ее границах можно заметить зарождающиеся вихри. Но они ещё слабы и благодаря значит-м силам внутр-го трения на некоторых уч-ках между волнами сохраняется слоистое движ-е Ж.
При дальнейшем росте скорости вихревое течение развив-ся и усиливается, вихревые комплексы приобретают большую устойчивость и при некоторой скорости слоистость движения полностью нарушается. Течение сопровождается интенсивным перемешиванием слоев жидкости, а окрашенная струйка при выходе из трубки исчезает, размываясь по всему сечению. Такой режим беспорядочного течения называется турбулентным. Его основная особенность заключается в наличии поперечных пульсаций скорости, давления и других ГГД-х параметров. При этом осуществляется интенсивный перенос вещества от слоя к слою поперек потока. Переход к турбулентному режиму течения сопровождается интенсификацией теплопередачи м/у слоями Ж и теплопередачи от Ж к стенкам трубы, а также уменьшением потерь на трение.
Reкр=2300, Re>2300 – турбулентный режим
Re<2300 – ламинарный режим течения.
9. Уравнение обращения воздействий как общий случай одномерного течения газа.
Уравнение закона обращения воздействия позволяет определить, какой знак должно иметь то или иное воздействие для ускорения или торможения дозвуковых и сверхзвуковых газовых потоков.
Параметры газового потока могут изменяться под влиянием следующих воздействий окружающий среды: 1) Геометрическое (сужение, расширение канала). 2) Расходного dm><0. 3) Теплового dg><0. 4) Немеханического dge><0. 5) Гидравлических потерь
Уравнение закона обращения воздействий:
В правой части – физические воздействия на поток, ускоряющие или тормозящие его в зависимости от знака и режима течения. Воздействие трения имеет всегда положительный знак.
dw/w>0 – поток ускоряется (конфузорное течение). dw/w<0 – поток тормозится (дифузорное течение).
Знак сомножителя (М2-1) меняется при переходе через скорость звука. Для непрерывного изменения скорости газа в одну сторону за счет одного воздействия меняется на обратный в момент перехода через скорость звука, если в процессе участвуют несколько воздействий, то в момент перехода через скорость звука должен меняться на обратный знак их суммы.
Закон обращения воздействия отражает усиливающееся влияние сжимаемости газа на его движение при увеличении числа Маха. При переходе через М = 1 количественные изменения переходят в качественные.