Описание профиля скорости течения жидкости в плоском канале с заданным температурным полем

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..3
Глава 1.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ...……………………………...………………...8
1.1. Понятия вязкости жидкости ………………………………………………...8
1.2.Течение жидкости в канале………………………………………………....20
Глава 2.ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ В ПЛОСКОМ КАНАЛЕ С ЗАДАННЫМ ТЕМПЕРАТУРНЫМ ПОЛЕМ……………………………………………….…35
2.1. Постановка задачи…………………………………………………………..35
2.2. Результаты исследования………………………………………………......36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….…42
ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………………...44

Весь текст будет доступен после покупки

В гидромеханике понятию «гидродинамика» придается очень широкое значение. Гидродинамика изучает самодвижение и причины, которые приводят к его возникновению. Движение жидкости обусловлено действием силы, и если вспомнить, что давление – это часть силы, деленная на площадь, то можно предположить, что причиной движения частицы с определенной скоростью является разность давлений. Поэтому для расчета течений необходимо иметь уравнение, которое связывает давление в определенной точке со скоростью частицы.
Поток жидкости – это непрерывная масса жидкости, в которой частицы движутся в определенном направлении.
Если поток канала полностью или частично ограничен стенкой канала, существует разница между потоком и свободой канала. Примерами канальных потоков являются движение жидкостей в трубах, реках и каналах. Примером свободного потока является движение струи жидкости, выходящей из гидравлического монитора.
Некоторые исследователи в первой половине девятнадцатого века заметили, что в потоке жидкостей ее частицы могли двигаться по принципиально разным траекториям, отсюда и представление о том, что жидкости имеют разные «режимы движения».
С 1839 по 1854 год немецкий инженер-гидротехник Г. Хаген открыл существование двух принципиально разных режимов движения жидкости. В 1880 году Д.И. Менделеев рассмотрел этот вопрос.

Весь текст будет доступен после покупки

Главк 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Понятия вязкости жидкости

Вязкость жидкости – это свойство реальных жидкостей сопротивляться касательным силам (внутреннему трению) в потоке. Вязкость жидкости не может быть обнаружена, когда жидкость находится в состоянии покоя, так как она проявляется только тогда, когда она находится в движении. Для правильной оценки этих гидравлических сопротивлений, возникающих при движении жидкости, прежде всего необходимо установить законы внутреннего трения жидкости и иметь ясное представление о самом механизме движения.
Важной особенностью вещества является его вязкость. Вязкость жидкости заключается в ее способности противостоять движению одних частиц относительно других, то есть противостоять тангенциальным силам в потоке. Этот параметр среды не может быть обнаружен в состоянии покоя и оценивается только тогда, когда материя движется, когда начинает работать сила адгезии между молекулами.
Идеальная жидкость, т. е. жидкость, движущаяся без трения, – понятие абстрактное. Все реальные жидкости и газы обладают большей или меньшей вязкостью или внутренним трением. Вязкость выражается в том, что движение, происходящее в жидкости или газе, постепенно прекращается вслед за вызвавшими его причинами.
Идеальная жидкость. Под идеальной жидкостью понимается гипотетическая жидкость с абсолютной подвижностью (т. е. без вязкости), абсолютно несжимаемая, не расширяющаяся при перепадах температур и абсолютно неспособная противостоять разрыву. Необходимо исправить отсутствие этих свойств путем введения поправочных коэффициентов.
Реальная жидкость – жидкость вязкая, способная оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой.
Жидкости, подчиняющиеся закону Ньютона (закон внутреннего трения) называют ньютоновскими. Жидкости, не подчиняющиеся этому закону, называют неньютоновскими (аномальными).
Аномальные жидкости (неньютоновские). К классу аномальных жидкостей относятся: вязкопластические, псевдопластические, дилатантные, вязкоупругие.
Вязкопластические жидкости (бингамовские) характеризуются тем, что, помимо вязкости, они проявляют пластичность, которая включает в себя наличие определенного предельного напряжения сдвига, после которого появляется «текучесть» среды. К ним относятся различные суспензии и коллоидные растворы, состоящие из двух фаз – твердых и жидких.
Примеры: глинистые и цементные растворы, масляные краски, сточные грязи, некоторые пасты, парафинистые нефти и др. Странный эффект поведения струи вязко-пластичной жидкости был обнаружен в 1963 г. английским инженером Аланом Кеем. Если вязкую жидкость выливать тонкой струей на какую-нибудь поверхность, то в месте соприкосновения струи и поверхности начинают появляться струи, бьющие вверх наподобие маленького фонтана.
Эффект можно наблюдать, используя обычные средства домашнего хозяйства – шампунь или жидкое мыло.
Псевдопластические жидкости в отличие от вязкопластических лишены предельного напряжения текучести, но их кажущаяся вязкость определяется коэффициентом, зависящим от скорости сдвига. Это общее свойство полимерных веществ. Примеры: суспензии асимметричных частиц, растворы высокополимеров, кетчуп, лава, кровь.
Дилатантные жидкости – также описываются реологическим уравнением для псевдопластических жидкостей, но в дилатантных кажущаяся вязкость с увеличением напряжения увеличивается. Дилатантный эффект наблюдается в тех материалах, у которых плотно расположенные частички перемешаны с жидкостью, заполняющей пространство между частичками. При низких скоростях сдвига слоев материала друг относительно друга жидкость движется как смазка, и дилатантный материал способен легко перетекать. При высоких скоростях жидкость не успевает заполнять свободные пространства, образующиеся между движущимися частичками, и поэтому трение между частичками сильно возрастает, что приводит к увеличению вязкости. Примеры: суспензии твердых частиц при их высоких концентрациях, например, пульпа – высококонцентрированная смесь песка и воды, транспортируемая по трубам от земснаряда при углублении рек и водоемов; крахмальные клейстеры и клей, лакокрасочные покрытия.
Вязкоупругие жидкости (максвелловские) – обладают свойствами как вязкости, так и упругости. Они обладают двойным свойством – вязким течением по закону Ньютона и упругим восстановлением формы по закону Гука. К их числу относятся очень вязкие синтетические материалы, а также слабые растворы полимеров в ньютоновских жидкостях. Иногда даже самые небольшие по весу добавки полимеров превращают ньютоновские жидкости в неньютоновские, сообщая им специфические вязкоупругие свойства. Примеры: смолы, битумы.
Для измерения вязкости (вискозиметрии) применяют различные экспериментальные методы, основанные на различных принципах. Каждый из этих методов имеет определенный диапазон условий для его применения. Независимо от используемого вискозиметрического метода для правильного измерения вязкости должны выполняться следующие требования:
1) результат измерений неможеть зависеть от линейных размеров рабочих элементов вискозиметра;
2) не может иметь место пристеночное скольжение в жидкости;
3) поток жидкости в вискозиметре должен быть ламинарным, то есть в капиллярах необходимо выполнение условия, что значение числа Рейнольдса Re < 2320, а в случае падающего шарика – Re<1.
Безусловное измерение вязкости гарантируют капиллярный, ротационный способы и метод падающего шарика. В остальных случаях нужно прибегать к поддержки калибровочных жидкостей с знаменитыми значениями вязкости.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Кудашева Е.Г., Низамова А.Д. Дифференциальные уравнения в частных производных второго порядка. Устойчивость течения жидкостей в канале с линейным профилем температуры: учебное пособие / Кудашева Е.Г., Муртазина Р.Д., Низамова А.Д., Сидельникова Н.А. – Москва: Русайнс, 2021. – 133.
2. Низамова А.Д., Киреев В.Н., Урманчеев С.Ф. В. К расчету местного гидравлического сопротивления канала при внешнем нагреве. Журнал: Вестник УГАТУ. 2021. Том 25, №3 (93). – С. 34 – 41.
3. Низамова А.Д., Киреев В.Н., Урманчеев С.Ф. О неизотермической задаче устойчивости течения вязкой жидкости в плоском канале. Журнал: УГАТУ, 2021. Том 25, №4 (94). – С. 76-82.
4. Баштовой В.Г. Специальные течения жидкостей и газов: учебно-методическое пособие для студентов «Энергоэффективные технологии и энергетический менеджмент» / В. Г. Баштовой, А. Г. Рекс. – Минск: БНТУ, 2020. – 45 с.
5. Валиев А.А. Развитие неустойчивого вытеснения при снижении поверхностного натяжения // Многофазные системы. 2020. Т. 15, № 1–2. С. 24.

Весь текст будет доступен после покупки