Задачи экспериментального изучения движения жидкостей

Задачи экспериментального изучения движения жидкостей

Задачи экспериментального изучения движения жидкостей. Оказывается, что в большинстве случаев математические методы решения гидродинамических задач неприемлемы без использования экспериментальных данных. Это связано со следующей ситуацией: 1.Уравнение динамики вязкой жидкости (уравнение Навье-Стокса) является нелинейным дифференциальным уравнением в частных производных, решение которого должно обеспечивать полную информацию о поле скорости и давления. Даже реализация численного или аналитического решения в полной форме такого уравнения и исследование характеристик этих решений все еще остаются серьезной математической проблемой.

Большинство потоков, встречающихся в действительно важном случае, являются турбулентными. Людмила Фирмаль

• Наиболее распространенным аппаратом для описания поля скорости и давления турбулентности является модель средней турбулентности Рейнольдса-бушинеску и основанное на ней уравнение Рейнольдса model. As описано в разделе. 17, эти уравнения не замкнуты, они содержат больше неизвестных, чем позволяет число уравнений, и должны быть таковыми для их closure. It дополняется зависимостями, полученными из экспериментальных данных о структуре турбулентных течений. 3.Многие задачи, особенно инженерные и строительные, требуют описания течения свободной поверхности. Постановка и решение таких задач, основанных на уравнениях Навье-Стокса или Рейнольдса, изучались в очень редких случаях, но в принципе это не так practical.

To используя более эффективную модель (например, уравнение Сен-Венана), необходимо использовать экспериментальные данные. 4.An важной проблемой при решении внутренних задач (обтекание трубопроводов, рек и водных путей) является проблема диссипации механической энергии и потери pressure. It решается только экспериментами. Чисто теоретическая бортовая формула потерь из-за быстрого расширения потока, даже на первый взгляд, не является столь строгим анализом. Это неудивительно, поскольку структура течения, разделенная на транзитную и вихревую части и отдельные допущения, может быть использована только после соответствующего экспериментального исследования течения. Учитывая вышеизложенное, можно выделить 3 основных типа объектов экспериментальных гидродинамических исследований. 1.Уникальный объект.

• Гидротехнические сооружения водосбросы, водозаборные сооружения, гидроагрегаты (насосы и турбины), самолеты, подводные лодки, водные суда, шлюзовые системы наполнения и др. 2.Типичный объект. Как трубопроводы, элементы регулирования потока и регулировки(клапаны, диафрагмы, etc.), открытые каналы, расходомеры денежных средств, мелиоративные или энергетические цели, водосбросы, здания и сооружения, скважины и др. 3.Универсальный объект. Не всегда привязаны конкретно к той или иной структуре потоки. Здесь целью исследования является изучение структурных взаимосвязей между локальными гидродинамическими свойствами турбулентного потока. Результаты таких экспериментов могут быть использованы в качестве дополнительных конечных зависимостей математического моделирования потоков, связанных с первыми 2 типами объектов.

Если объект нельзя разделить на части, он должен считаться уникальным. Каждая часть считается типичной и функционирует независимо от другой. Например, водосброс состоит из подводящего канала, водосброса с затворами, колодца и водосброса. В зависимости от конструктивных условий (все затворы полностью открыты, а глубина на глубине ниже по течению соответствует расчетному расходу за счет кривой связи и т.), этот объект можно вычислить, разделив его на элементы, каждый из которых считается типичным.

Другие конструктивные условия (в частности, если часть затвора открыта, если в нижнем бассейне имеется пространство (неплоское) сопряженное состояние, или если уровень нижнего бассейна не соответствует выпуску начального периода сброса воды), этот объект следует рассматривать как типичный элемент, независимый друг от друга, и его следует рассматривать как объект, имитирующий целое. Аналогичное отношение существует между типичным объектом и универсальным объектом. Некоторые режимы течения типичных объектов могут быть рассчитаны с использованием математических моделей. Математическая модель замкнута (дополнена) исследованием универсальных объектов.

Например, вы можете использовать уравнение Рейнольдса для расчета быстрого расширения турбулентности в трубе. Людмила Фирмаль

• Уравнение Рейнольдса замкнуто с использованием экспериментальной полуэмпирической зависимости между локальными характеристиками турбулентности. Однако универсальность этих зависимостей, как правило, ограничивается достаточно большим числом Рейнольдса. В Критическое близкое число Рейнольдса (k, e0)= 2300, и В нестационарном режиме изучение и использование структурных связей между турбулентными характеристиками малоэффективно при решении реальных задач. Во всех этих случаях экспериментального исследования возникает вопрос о практической ценности и общности полученных результатов.

Смотрите также:

Примеры решения задач по гидравлике

Возможно эти страницы вам будут полезны:

1. Основные понятия статистической гидромеханики.
2. Частотные характеристики турбулентности.
3. Предпосылки использования анализа размерностей.
4. Основные положения анализа размерности. П-теорема.