14.Волновое сопротивление

  1) Волновое сопротивление (в гидроаэромеханике) в газовой динамике, дополнительное аэродинамическое сопротивление, возникающее, когда скорость газа относительно тела превышает скорость распространения в газе слабых (звуковых) возмущений (т. е. при сверхзвуковом течении). Волновое сопротивление (в гидроаэромеханике) является результатом затрат энергии на образование ударных волн. Волновое сопротивление (в гидроаэромеханике) в несколько раз превышает сопротивление, связанное с трением и образованием вихрей. Коэффициент Волновое сопротивление (в гидроаэромеханике) резко увеличивается при приближении скорости тела v к скорости звука с в среде, иначе говоря, при приближении М-числа М = v/c к единице. Сила Волновое сопротивление (в гидроаэромеханике) зависит от формы тела, угла атаки и числа М.   2) Волновое сопротивление (в гидроаэромеханике) в тяжёлой жидкости, одна из составляющих сил сопротивления жидкости движению тел. Волновое сопротивление (в гидроаэромеханике) возникает при движении тела вблизи свободной поверхности тяжёлой жидкости или поверхности раздела жидкостей с различной плотностью. Волновое сопротивление (в гидроаэромеханике) обусловлено образованием на поверхности жидкости волн, создаваемых движущимся телом, которое при этом совершает работу по преодолению реакции жидкости: эта реакция и представляет собой силу Волновое сопротивление (в гидроаэромеханике) Величина Волновое сопротивление (в гидроаэромеханике) зависит от формы тела, глубины его погружения под свободную поверхность, скорости движения, а также от глубины и ширины фарватера, где происходит движение. Волнообразование при движении тела зависит от Фруда числа   (v - скорость поступательного движения тела, l - его длина, g - ускорение силы тяжести), которое является критерием подобия при моделировании движений и Волновое сопротивление (в гидроаэромеханике) геометрически подобных тел. Если для тела (судна) и его модели числа Fr равны, то получается геометрическое подобие картин волнообразования и равенство безразмерных коэффициентов их Волновое сопротивление (в гидроаэромеханике) Для определения Волновое сопротивление (в гидроаэромеханике) в обоих случаях пользуются как теоретическими, так и экспериментальными методами.

15. Циклы: идеальные и реальные, прямые и обратные Идеальный цикл Карно.

С. Карно, наблюдая за действием паровой машины, обратил внимание, что используемый для перемещения цилиндра пар затем выпускается в среду с меньшей температурой, где он превращается в воду (т.н. конденсат) и далее не используется. Карно задумался о возможности использования отработанного конденсата в котел, где он вновь нагреется, превратится в пар, который при своем дальнейшем расширении вновь совершит работу над поршнем. Таким образом, вода пройдет полный цикл. Однако такой непрерывный циклический процесс возможен лишь при наличии двух нагревателей: нагревателя при высокой температуре Т₁ и холодильника при Т₂.

Рассмотрим схематично идеальный цикл Карно. Он состоит из двух изотермических и двух адиабатических процессов.

Изотермический процесс. Пусть газ, находящийся над поршнем в цилиндре, находится в равновесии с окружающей средой. Будем медленно выдвигать поршень из цилиндра, не нарушая равновесия в каждый данный момент и сохраняя постоянной температуру газа. Этот процесс соответствует закону Бойля-Мариотта PV=const. (на рисунке – переход из точки 1 в точку 2). Заметим, что если опять, медленно возвращая поршень в исходной положение, сжимать газ, система из точки 2 вернется в точку 1, так как изотермический процесс обратим [1].

Адиабатический процесс. Как известно, это процесс без теплообмена с окружающей средой, т.е. процесс в некотором идеально теплоизолированном сосуде. Этот процесс тоже очень медленный, так что температура во время сжатия или расширения выравнивается во всех точках, но меняется в зависимости от объема.

У равнение адиабатического процесса PV ^g = const, где g = c_p/c_v.

Цикл Карно состоит из двух изотермических и двух адиабатических процессов, которые образуют на графике в координатах PV криволинейный четырехугольник (см. рис. 1а). Адиабаты круче изотерм – они образуют боковые линии. Схемы соответствующих процессов приведены на рис. 1б.

Процесс (1)-(2): от нагретого тела с температурой Т₁ тепло подводится (при постоянной температуре) к газу, который расширяется при постоянной температуре.

Процесс (2)-(3): газ расширяется в условиях полной теплоизоляции сосуда от окружающей среды.

Процесс (3)-(4): тепло отнимается при изотермическом процессе и отдается холодному телу с температурой Т₂.

Процесс (4)-(1), замыкающий цикл соответствует адиабатическому сжатию.

Получается, что в случае цикла Карно КПД при превращении тепла в работу зависит только от температуры нагревателя и холодильника (таким образом, процесс не зависит ни от количества используемого газа, ни от начальных значений давления или объема).