Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
В.И. Попков - Механика жидкости и газа. Основные понятия, формулы и определения.doc
Скачиваний:
123
Добавлен:
18.03.2016
Размер:
5.06 Mб
Скачать

Реальные жидкости - жидкости, обладающие: сжимаемостью, сопротивлением растягивающим и сдвигающим усилиям, вязкостью.

Реальный газ - газ, свойства которого зависят от взаимодействия молекул между собой. Потенциальная энергия взаимодействия частиц реального газа сравнима с их кинетической энергией.

Реология – наука о деформациях и течении реальных сплошных сред (неньютоновских жидкостей, дисперсных систем, обладающих пластичностью).

Росы точка – температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы находящийся в нём водяной пар достиг состояния насыщения (при данной влажности воздуха и неизменном давлении). При достижении точки росы в воздухе начинается конденсация водяного пара.

С

Сверхзвуковое течение – течение газа, в котором в рассматриваемой области скорости его частиц больше местных значений скорости звука

Сжимаемость – способность жидкости (или газа) изменять свой объем (или плотность) под действием всестороннего давления. Величину сжимаемости характеризует изотермический коэффициент сжимаемости

где - плотность жидкости (газа),- давление, - скорость звука в среде. У жидкостей с ростом температуры изотермический коэффициент сжимаемости растет, с ростом давления – уменьшается. Для идеального (совершенного) газа изотермический коэффициент сжимаемости Для газов в качестве критерия сжимаемости употребляют число МахаМ; если М < 0,2, газ можно считать несжимаемой жидкостью.

Величина, обратная изотермическому коэффициенту сжимаемости, называется модулем упругости жидкости: . Для идеального газа модуль упругости равен давлению:

Выражение представляет собой закон Гука для жидкости.

Скачок уплотнения – характерная для сверхзвукового течения газа узкая область, в которой происходит резкое уменьшение скорости газа (от сверхзвуковой до дозвуковой) и соответствующий рост давления, температуры, плотности и энтропии газа. Скачок уплотнения в некоторых случаях тождествен ударной волне, а в других случаях составляет часть её структуры. Толщина скачка уплотнения мала – порядка средней длины свободного пробега молекулы, поэтому в большинстве задач газовой динамики толщиной скачка уплотнения пренебрегают. Различают прямой скачок уплотнения, в котором не происходит изменения направления вектора скорости, и косой скачок уплотнения, в котором вектор скорости поворачивается на некоторый угол.

Скачок уплотнения прямой поверхность разрыва параметров, нормальная к скорости невозмущённого потока; при переходе через прямой скачок уплотнения направление течения не изменяется. Прямые скачки уплотнения возникают при сверхзвуковом обтекании тупых углов, а также при некоторых условиях в сверхзвуковых струях и соплах.

Уравнения динамической совместимости для прямого скачка уплотнения имеют вид:

- уравнение сохранения массы:

- уравнение изменения количества движения:

- уравнение энергии:

где – плотность газа,- давление;- скорость,- энтальпия; индексами1 и 2 обозначены параметрыгаза перед и за скачком уплотнения соответственно, - энтальпия торможения.

Для прямого скачка уплотнения в результате решения уравнений сохранения массы, энергии и количества движения и уравнения состояния газа можно получить следующие соотношения, связывающие параметры газа перед скачком уплотнения (обозначены индексом 1) с параметрами газа за скачком уплотнения (обозначены индексом 2):

или

где - отношение теплоемкостей при постояном давлении и постоянном объеме. Эти соотношения получили название ударной адиабаты, или адиабаты Гюгонио. Её можно представить и в другом виде:

Соотношение давлений, температур и плотностей перед и за скачком уплотнения можно выразить через число Маха и безразмерную скорость:

- соотношение давлений:

- соотношение температур:

  • соотношение плотностей:

Скорости газа до и после скачка уплотнения связаны соотношениями: или где- критическая скорость,- приведенная скорость.

Связь между числами Маха до и после скачка имеет вид

Температуры адиабатически 97аторможенного газа перед и за скачком одинаковы:Особенностью ударной адиабаты является то, что при увеличенииотношение плотностейасимптотически приближается к пределу, равному. Это значит, что как бы ни возрастало давление при переходе через скачок уплотнения, возрастание плотности не может превосходить этого предела.

Переход через скачок уплотнения не является изоэнтропийным процессом и сопровождается необратимыми преобразованиями механической энергии в тепловую, при этом энтропия возрастает. Изменение энтропии при переходе через скачок уплотнения определяется формулой:

где - газовая постоянная.

Скоростной напор (динамическое давление) – кинетическая энергия единицы объёма идеальной несжимаемой жидкости:, где- плотность жидкости,- скорость её течения; входит составной частью в уравнение Бернулли. Измеряется с помощьютрубки Пито – Прандтля.

Скорость звука – скорость распространения малых возмущений в жидкости или газе. Для баротропной жидкости скорость звука определяется следующей зависимостью:, где– давление в среде,– плотность среды. Если считать процесс распространения звука в газе адиабатическим (изоэнтропийным), то для совершенного газа(м/с), где– отношение теплоемкости газа при постоянном давлении к теплоемкости при постоянной температуре,– газовая постоянная,– абсолютная температура. Для воздуха= 1,4;=287,15 Дж/(кг∙К), следовательно,(м/с). Для продуктов сгорания=1,33;=288,4 Дж/(кг∙К), следовательно,(м/с).

Смачивание – процессы, происходящие при взаимодействии жидкости с поверхностью твёрдого тела или другой жидкости и проявляющиеся в растекании жидкости и формировании площади адгезионного контакта, возникновении менисков в капиллярных каналах, образовании капель жидкости на поверхности или пузырьков в жидкости, в проникновении жидкости в капиллярно-пористые тела. Смачивание – следствие адгезии жидкости к определённой поверхности. Мерой смачивания считают краевой угол , отсчитываемый от смачиваемой поверхности в сторону смачивающей жидкости: где – коэффициенты поверхностного натяжения на границах: твёрдое тело – газ, твёрдое тело – жидкость, жидкость – газ.

Совершенный газ – в гидроаэромеханике – газ, параметры которого удовлетворяют уравнению Клапейрона-Менделеева , где – давление в газе, – плотность газа, – газовая постоянная, – абсолютная температура. В термодинамике такой газ называют идеальным газом. В гидроаэромеханике под идеальным газом понимают газ, в котором отсутствует вязкость.

Солитон – структурно устойчивое локализованное возмущение однородной или пространственно-периодической нелинейной среды, распространяющееся в виде волны без деформации профиля (например, цунами в океане). Солитоны ведут себя подобно частицам: при взаимодействии друг с другом или другими возмущениями они не разрушаются, а расходятся, сохраняя свою структуру; могут образовывать связанные состояния, ансамбли.

Сообщающиеся сосуды – сосуды, имеющие в нижней части соединительные каналы. Если капиллярными явлениями можно пренебречь, то в сообщающихся сосудах свободные поверхности покоящейся жидкости находятся на одном уровне.

Сопло – канал переменного по длине поперечного сечения, предназначенный для разгона жидкостей или газов до заданной скорости и придания потоку заданного направления. В сопле происходит непрерывное увеличение скорости жидкости или газа в направлении течения от начального значения на входе в сопло до наибольшей скорости на выходе из сопла. При движении по соплу внутренняя энергия рабочего тела преобразуется в кинетическую энергию вытекающей струи. Одновременно с ростом скорости в сопле происходит непрерывное падение давления и температуры от их начальных значений на входе до наименьших значений в выходном сечении сопла. Из уравнения Гюгонио 1 следует, что в случае изоэнтропийного энергетически изолированного течения газа дозвуковой поток (< 1) ускоряется в суживающемся сопле (площадь поперечного сечения сопла уменьшается в направлении течения газа), а сверхзвуковой (>1) – в расширяющемся сопле. Наибольшая скорость, которую можно получить в суживающемся сопле, равна скорости звука и достигается в его выходном (наиболее узком) сечении.

Статистическая физика – раздел физики, выражающий свойства макроскопических систем, состоящих из очень большого числа одинаковых частиц (молекул, атомов, электронов и т.д.) через свойства этих частиц и взаимодействие между ними.

Статистический вес (термодинамическая вероятность) в термодинамике и статистической физике – число способов, которыми может быть реализовано данное макроскопическое состояние системы. Статистический вес равен числу микроскопических состояний, реализующих данное макроскопическое состояние. Статистический вес связан с энтропией системы соотношением Больцмана , где – постоянная Больцмана.

Стационарное состояние в термодинамике – состояние, в котором термодинамические параметры системы не зависят от времени. Стационарные состояния могут быть как равновесными (см. Равновесие термодинамическое), так и неравновесными в зависимости от граничных условий, накладываемых на систему. Неравновесные стационарные состояния возможны лишь в открытых термодинамических системах.

Стокса закон – закон, определяющий силу сопротивления , испытываемую твёрдым шаром при его медленном равномерном поступательном движении в неограниченной вязкой жидкости: где – коэффициент вязкости жидкости, – радиус шара, – скорость его поступательного движения.