3. Неустановившиеся течения жидкости
Явление гидравлического удара (ГУ) давно привлекает внимание исследователей.
Это первое направление в исследовании ГУ. Оно связано с решением сопряженных уравнений ГУ. Они содержат интегралы уравнений характеристик гиперболической системы уравнений ГУ. Здесь следует выделить работы.
Первая работа по ГУ связана с исследованиями И.С. Громеки (О скорости распространения волнообразного движения жидкости в упругих трубах. Казань. 1883г.). Ее суть – имеется строгое изложение основ волнообразного движения жидкости в упругих трубах с учетом инерции оболочки и сил сопротивления.
Работа Н.Е. Жуковского (Бюлл. Полит. Об. 1899, #5) – содержит дифференциальные уравнения и общее решение задачи о напорном неустановившемся движении идеальной упругой жидкости в круглой цилиндрической трубе с упругими стенками.
Работа С.А. Христиановича (1938) - содержит изложение метода характеристик для расчета неустановившихся потоков.
Направление в решении ГУ. Оно связано с упрощением уравнений ГУ с целью
интегрирования, для чего исключаются конвективные члены и линеаризуются слагаемые, отражающие сопротивления. В результате система уравнений ГУ сводится к телеграфному уравнению.
Направление расчета ГУ. Здесь применяются статистические вероятностные принципы расчета нестационарных явлений в трубопроводах в связи с нестабильностью реальных законов закрытия их запорных органов
Направление в ГУ. Здесь ведется анализ ГУ при движении смесей с твердой взвесью, разрывом сплошности потока.
Направление в расчете ГУ. Связано с использованием теории ДУ с малыми параметрами при производных. На базе этой теории проводится анализ устойчивости гидравлических режимов.
Направление в анализе неустановившихся течений связано с исследованием кинематической структуры и гидравлического сопротивления нестационарного потока.
Существует много методов расчета ламинарных и турбулентных нестационарных течений, которые включают подходы: прямого численного моделирования; метода крупных вихрей; феноменологического метода (см. данные Харламова С.Н.).
Существуют трудности определения поля
скорости и его
.
В этом смысле популярны методы: Симуни
Л.М., контрольного объема Патанкара.
Интересны результаты влияния
нестационарности на “тонкую” структуру
потока и осредненные параметры; на
интегральные парамептры - трение и
тепломассообмен.
4. Проблемы установившихся и неустановившихся течений в трубопроводах
Расчет течений в протяженных каналах трубует: 1) общей постановки задачи одвижении сжимаемой среды в каналах; 2) разработки методов в решении задачи; 3) схематизации реальной физической картины движения газа в ТП.
Наиболее простые модели расчета течений сводятся: 1) к расчету неустановившихся одномерных неизотермических течений в трубах без фазовых превращений; 2) к расчету движения реального газа в газопроводе, погруженного в грунт. Здесь исследуется снижение температуры от взаимодействия с внешней средой в условиях развития течения и теплообмена. В этом отношении эффективны методики Петухова Б.С.- Мартинелли.
Достаточно полно решены задачи о ТО с внешней средой при транспорте реального газа в ГП в местностях с суровыми климатическими условиями – данные Кривошеина Б.Л., Ходановича И.Е.