Чудо  - Рациональность - Наука - Духовность

Клуб Исследователь - главная страница

ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ - это путь исследователя, постигающего тайны мироздания

Чем больше знаешь, тем больше убеждаешься что ни чего не знаешь...

Главная

Библиотека

О клубе
ГАИ "Алтай-Космопоиск"
Путеводитель по Алтаю
Маршруты (походы)
   Туризм

X-files

Наука и технологии

Техника и приборы

Косморитмодинамика

Новости

Фотоальбомы

Видеоальбомы

Карты (треки)

Прогноз погоды

Контакты

Форум

Ссылки, баннеры

 

Наш сайт доступен

на

52 языках

 

 
Если вам понравился сайт, то поделитесь со своими друзьями этой информацией в социальных сетях, просто нажав на кнопку вашей сети.
 
 
 
 
 
  Locations of visitors to this page
LightRay Рейтинг Сайтов YandeG Яндекс цитирования Яндекс.Метрика

 

Besucherzahler

dating websites

счетчик посещений

russian brides

contador de visitas

счетчик посещений

 

 

Здесь

может быть ваша реклама.

 

Наука и технологии

Виртуальный фонд естественнонаучных и научно-технических эффектов "Эффективная физика"
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ы  Э  Ю  Я   По связи разделов
Вязкость жидких сред
Вязкость жидких сред

Анимация

Описание

Вязкость жидкостей (внутреннее трение) - свойство оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. В рамках линейных модельных представлений о вязком течении жидкостей, предложенных И. Ньютоном (1687 г.) тангенциальная (касательная) сила F, вызываемая сдвигом слоев жидкости друг относительно друга, определяется в виде:

 

,

 

где  - градиент скорости течения (быстрота изменения ее от слоя к слою), иначе - скорость сдвига (см. рис. 1 );

h - коэффициент динамической вязкости или просто вязкость, характеризующий сопротивление жидкости смещению ее слоев.

 

Величина  называется текучестью.

 

Сдвиговое течение жидкости (течение Куэтта)

 

 

Рис. 1

 

На рис. 1 приведена схема однородного сдвига (вязкого течения) слоя жидкости высотой h, заключенного между двумя твердыми пластинками, на которых нижняя (А) неподвижна, а верхняя под действием тангенциальной силы F движется с постоянной скоростью u0u(z) - зависимость скорости слоя от расстояния z до неподвижной пластинки.

Наряду с динамической вязкостью часто используют кинематическую вязкость:

 

,

 

где r - плотность жидкости.

 

В условиях установившегося ламинарного течения при постоянной температуре Т вязкость нормальных жидкостей (т.н. ньютоновских жидкостей) - величина, не зависящая от градиента скорости. Вязкость обусловлена, в первую очередь, межмолекулярным взаимодействием, ограничивающим подвижность молекул. В жидкости молекула может проникнуть в соседний слой лишь при образовании в нем полости, достаточной для "перескакивания" туда молекулы. На образование полости (на "рыхление" жидкости) расходуется так называемая активация вязкого течения. Энергия активации уменьшается с ростом температуры Т и понижением давления Р жидкости.

В этом состоит одна из причин резкого снижения вязкости жидкостей с повышением температуры и роста ее при высоких давлениях. При повышении давления жидкости до нескольких тысяч атмосфер ее вязкость увеличивается в десятки и сотни раз.

Строгой теории вязкости жидкостей до настоящего момента не создано, поэтому на практике широко применяют ряд эмпирических и полуэмпирических формул достаточно хорошо отражающих зависимость вязкости отдельных классов жидкостей и растворов от температуры и химического состава.

При турбулентном течении жидкостей, когда число Рейнольдса (Re)і32300 (для круглых труб) формула Ньютона оказывается неприменимой. В этих многочисленных случаях используют различные эмпирические соотношения.

Так, например, для плоскопараллельного осредненного турбулентного движения жидкости используют формулу Буссинеска:

 

,

 

где  - касательные напряжения внутреннего трения в потоке жидкости;

А - коэффициент турбулентного перемешивания (турбулентной вязкости), который в отличии от коэффициента молекулярной вязкости уже не является физической постоянной жидкости, а зависит от характера осредненного движения (- расстояние от стенки).

 

На основании полуэмпирической теории Прантдаля турбулентная вязкость определяется зависимостью:

 

,

 

где l - путь перемешивания жидкости (турбулентный аналог длины свободного пробега молекул).

Временные характеристики

Время инициации (log to от -1 до 0);

Время существования (log tc от 0 до 6);

Время деградации (log td от -1 до 0);

Время оптимального проявления (log tk от 1 до 5).

Диаграмма:

Технические реализации эффекта

Техническая реализация эффекта

Реализация - в соответствии с рис. 2.

 

Затухающее движение объекта в вязкой жидкости

 

 

Рис. 2

 

В воду погружается картофелина (что, как известно, обеспечивает нулевую пловучесть, то есть безразличное равновесие). Далее картофелину подтолкнуть и убедиться в затухающем характере ее поступательного движения. Если произвести (например, путем видеосъемки) измерения зависимости от времени смещения S в указанном поступательном движении, легко обнаружить, что движение затухает экспоненциально, что и соответствует затуханию под действием вязкой силы FVISC, пропорциональной скорости движения объекта.

Применение эффекта

Большинство течений жидкостей турбулентно как в природе (воды в реках, морях, водопадах и т.д.), так и в технических устройствах (трубах, каналах, струях, в пограничных слоях местных сопротивлений, резких изгибах профилей труб и т.п.)

Именно благодаря большой интенсивности перемешивания жидкостей при турбулентном течении обеспечивается реализации повышенных режимов передачи количества движения, теплоты; ускоренному распространению химических реакций; способность жидкости нести взвешенные частицы; рассеивать звуковые и электромагнитные волны; создавать флуктуации их амплитуд и фаз, а в электропроводящей жидкости - генерировать флуктуирующее магнитное поле и т.д.

Эффект вязкого трения учитывается при проектировании и перестройке технических объектов: гидротехнических сооружений, турбинных установок, нефтепроводных магистралей, насосов и т.д.

Литература

 1. Физика. Большой энциклопедический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 1999.- С.90, 460.

 2. Новый политехнический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 2000.- С.20, 231, 460.

Ключевые слова

  • вязкость
  • трение
  • жидкость
  • газ
  • градиент скорости
  • сдвиг слоев

Разделы естественных наук:

Дозвуковое обтекание незакрепленных тел жидкостью и газом
Общие вопросы газо- и гидродинамики
Погранслой
Явления переноса

Формализованное описание Показать