Разделы презентаций


Элементы механики жидкостей и газов презентация, доклад

Содержание

Вступление. Давление. Закон Паскаля. Гидростатическое давление. Сила АрхимедаУравнение неразрывностиУравнение БернуллиВязкость (внутренне трение) Число Рейнольдса. Принцип подобияМетоды определения вязкости: метод Стокса; формула ПуазейляПлан

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Элементы механики жидкостей и газов
Лекция 5
ВоГТУ
Кузина Л.А.,
к.ф.-м.н., доцент
2015 г.

Элементы механики жидкостей и газовЛекция 5ВоГТУКузина Л.А., к.ф.-м.н., доцент2015 г.

Слайд 2Вступление. Давление. Закон Паскаля. Гидростатическое давление. Сила Архимеда
Уравнение неразрывности
Уравнение Бернулли
Вязкость

(внутренне трение)
Число Рейнольдса. Принцип подобия
Методы определения вязкости: метод Стокса;

формула Пуазейля

План

Вступление. Давление. Закон Паскаля. Гидростатическое давление. Сила АрхимедаУравнение неразрывностиУравнение БернуллиВязкость (внутренне трение) Число Рейнольдса. Принцип подобияМетоды определения

Слайд 3 – это сила,

действующая на единицу площади:



Давление
Закон Паскаля
Давление в любой точке покоящегося газа

или жидкости одинаково по всем направлениям и одинаково передаётся по всему объёму

Напоминание школьной программы

Гидростатическое давление

Закон Архимеда

На тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной телом жидкости (газа):

– это сила, действующая на единицу площади:ДавлениеЗакон ПаскаляДавление в любой

Слайд 4

– это раздел механики, в котором изучаются законы равновесия и движения жидкой (и газообразной) среды и её взаимодействия с телами, обтекаемыми этой средой

Механика жидкостей и газов (гидроаэродинамика)

– использует единый подход для описания поведения жидкостей и газов

– жидкости и газы считаются несжимаемыми

– отвлекаются от молекулярного строения жидкости или газа и рассматривают её как сплошную, непрерывную среду


Слайд 5Способ описания в гидроаэродинамике

– малый элемент объёма среды, размеры которого много

больше межмолекулярных расстояний, но в то же время столь малы, что в пределах её параметры потока (давление, скорость течения) можно считать одинаковыми

Частица среды

Для описания течения жидкости задают поле скоростей частиц жидкости, то есть зависимость скоростей частиц от координат (радиус-вектора) и времени:

Способ описания в гидроаэродинамике        – малый элемент объёма среды, размеры

Слайд 6скорость потока в данной точке не зависит от времени
Течение установившееся

(стационарное), если:

мысленно проведённая линия, касательная к которой в каждой точке совпадает с направлением скорости частиц

Линия тока

– поверхность, образованная линиями тока, проведёнными через все точки замкнутого контура

При установившемся течении линии тока не изменяются, и частицы жидкости не пересекают поверхность трубки тока, так как линия тока совпадает с траекторией частицы

Трубка тока

скорость потока в данной точке не зависит от времениТечение установившееся (стационарное), если:

Слайд 7Рассматривается стационарное течение несжимаемой жидкости
Уравнение неразрывности

Рассматривается стационарное течение несжимаемой жидкостиУравнение неразрывности

Слайд 8Если сечения трубки тока нельзя считать малыми, объёмный расход:

– объём, протекающий через

сечение за единицу времени:

Объёмный расход

Если течение стационарно, объёмный расход в любом сечении трубки тока одинаков – в этом смысл уравнения неразрывности

– масса жидкости, протекающая через сечение за единицу времени:

Массовый расход

Если сечения трубки тока нельзя считать малыми, объёмный расход:        –

Слайд 9Жидкость идеальная, если нет внутреннего трения (вязкости)
Уравнение Бернулли (для идеальной

жидкости)
Течение стационарно
Работа внешних сил давления идёт только на увеличение механической

энергии массы жидкости

Состояние между этими точками не изменяется

Жидкость идеальная, если нет внутреннего трения (вязкости)Уравнение Бернулли (для идеальной жидкости)Течение стационарноРабота внешних сил давления идёт только

Слайд 10Уравнение Бернулли
Работа внешних сил давления идёт только на увеличение механической

энергии массы жидкости

Уравнение БернуллиРабота внешних сил давления идёт только на увеличение механической энергии массы жидкости

Слайд 11Уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли

Слайд 12Уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли

Слайд 13Уравнение Бернулли
Динамическое
давление
Статическое
давление
Гидростатическое давление

Уравнение БернуллиДинамическое давлениеСтатическое давлениеГидростатическое давление

Слайд 14Уравнение Бернулли
В любом сечении трубки тока
сумма статического,
динамического
и гидростатического
давлений остаётся

постоянной
В горизонтальной трубе в местах сужения, где скорость потока больше,

статическое давление падает
Уравнение БернуллиВ любом сечении трубки токасумма статического,динамического и гидростатическогодавлений остаётся постояннойВ горизонтальной трубе в местах сужения, где

Слайд 15Расходомер Вентури
Примерение уравнения Бернулли

Расходомер ВентуриПримерение уравнения Бернулли

Слайд 16Примерение уравнения Бернулли
Расходомер

Примерение уравнения БернуллиРасходомер

Слайд 17Примерение уравнения Бернулли:
Водоструйный насос

Примерение уравнения Бернулли:Водоструйный насос

Слайд 18Видео: шарик парит в струе воздуха
http://www.musicasenlinea.com/videos/aeeee-ae-te-;5z1uDgYjiAI.html

Видео: шарик парит в струе воздухаhttp://www.musicasenlinea.com/videos/aeeee-ae-te-;5z1uDgYjiAI.html

Слайд 19Вязкость (внутреннее трение)
Во всех реальных жидкостях и газах при перемещении

одного слоя относительно другого возникают силы трения
Со стороны слоя, движущегося

более быстро, на слой, движущийся медленнее, действует ускоряющая сила
Со стороны слоя, движущегося медленнее, на более быстрый слой действует тормозящая сила
Это силы внутреннего трения
Они направлены по касательной к поверхности слоёв
Вязкость (внутреннее трение)Во всех реальных жидкостях и газах при перемещении одного слоя относительно другого возникают силы тренияСо

Слайд 20Вязкость (внутреннее трение)
Рассматриваются два слоя жидкости (газа) площади ΔS, отстоящие

друг от друга на расстояние Δz и движущиеся перпендикулярно оси

OZ с разными скоростями

Величина силы внутреннего трения , действующей между слоями, пропорциональна площади соприкосновения движущихся слоёв и градиенту скорости (закон Ньютона):

– градиент скорости

показывает, как быстро
меняется скорость при
переходе от слоя к слою

Закон
Ньютона

Вязкость (внутреннее трение)Рассматриваются два слоя жидкости (газа) площади ΔS, отстоящие друг от друга на расстояние Δz и

Слайд 21Вязкость (внутреннее трение)
Знак «–» показывает, что сила направлена противоположно градиенту

скорости, то есть быстрый слой тормозится, а медленный – ускоряется
Коэффициент

вязкости (динамическая вязкость)

кинематическая вязкость

Закону Ньютона не подчиняются
жидкости, состоящие из сложных и
крупных молекул, например,
растворы полимеров.
Это неньютоновские жидкости

Вязкость (внутреннее трение)Знак «–» показывает, что сила направлена противоположно градиенту скорости, то есть быстрый слой тормозится, а

Слайд 22Вязкость (внутреннее трение)
Вязкость сильно зависит от температуры
Для жидкостей (по Френкелю)
Здесь

ΔE – энергия, которую надо сообщить молекуле жидкости, чтобы она

могла перескочить из одного положения равновесия в соседнее (энергия активации)

Вязкость газов обусловлена переносом импульса из одного слоя в другой слой, происходящим за счет переноса вещества при хаотическом движении молекул газа

Вязкость жидкости в основном определяется силами взаимодействия молекул между собой (силами сцепления)

Вязкость (внутреннее трение)Вязкость сильно зависит от температурыДля жидкостей (по Френкелю)Здесь ΔE – энергия, которую надо сообщить молекуле

Слайд 23Коэффициент вязкости η численно равен импульсу, перенесенному между слоями жидкости

или газа единичной площади за единицу времени при единичном градиенте

скорости

Закон
Ньютона

Вязкость (внутреннее трение)

Коэффициент вязкости η численно равен импульсу, перенесенному между слоями жидкости или газа единичной площади за единицу времени

Слайд 24Ламинарное (слоистое)
без перемешивания слоёв
Режимы течения
Турбулентное (вихревое) – с

перемешиванием слоёв. В отдельных точках потока скорости отдельных частиц перпендикулярны

потоку
Ламинарное (слоистое) без перемешивания слоёвРежимы течения Турбулентное (вихревое) – с перемешиванием слоёв. В отдельных точках потока скорости

Слайд 25Число Рейнольдса
Характер течения определяется числом Рейнольдса:
С увеличением скорости обтекания тела

ламинарное течение становится неустойчивым, хаотичным и переходит в турбулентное
средняя скорость

потока

кинематическая вязкость

характерный размер (в случае течения жидкости в трубе – диаметр трубы)

Число РейнольдсаХарактер течения определяется числом Рейнольдса:С увеличением скорости обтекания тела ламинарное течение становится неустойчивым, хаотичным и переходит

Слайд 26Число Рейнольдса. Принцип подобия
Cуществует критическое число Рейнольдса, при превышении которого

происходит переход из ламинарного режима в турбулентный
Для случая течения жидкости

в трубе

Re<1000

Ламинарное

Турбулентное

Re>1000

Если для двух течений разных размеров числа Рейнольдса одинаковы, то такие течения подобны, и возникающие в них явления могут быть получены одно из другого изменением масштаба

Число Рейнольдса. Принцип подобияCуществует критическое число Рейнольдса, при превышении которого происходит переход из ламинарного режима в турбулентныйДля

Слайд 27Методы определения вязкости
ma=Fтяж–FАрх–FС
1) Метод Стокса
Сила Стокса









По

второму закону Ньютона

Если движение установившееся, а=0

Методы определения вязкостиma=Fтяж–FАрх–FС1) Метод СтоксаСила Стокса

Слайд 28Метод Стокса
ma=Fтяж–FАрх–FС=0




Метод Стоксаma=Fтяж–FАрх–FС=0

Слайд 29Методы определения вязкости:
2) Формула Пуазейля
Рассматривается ламинарный параллельный поток в цилиндрической

трубе (капилляре) при медленном протекании газа
Слои – бесконечно тонкие цилиндрические

поверхности, вложенных одна в другую
Методы определения вязкости:2) Формула ПуазейляРассматривается ламинарный параллельный поток в цилиндрической трубе (капилляре) при медленном протекании газаСлои –

Слайд 30Рассматривается установившееся течение
Суммарная сила давления на цилиндр уравновесится силой вязкости:

Рассматривается установившееся течениеСуммарная сила давления на цилиндр уравновесится силой вязкости:

Слайд 31Граничные условия:

Граничные условия:

Слайд 32Зависимость скорости частиц жидкости
от расстояния до оси капилляра
Зависимость
квадратичная
(параболическая)

Зависимость скорости частиц жидкости от расстояния до оси капилляраЗависимость квадратичная(параболическая)

Слайд 33Объем жидкости, протекаеющий через кольцевую площадку dS за время Δt:
Вывод

формулы Пуазейля
– объемный расход через площадку dS
– объемный расход через

сечение всей трубы
Объем жидкости, протекаеющий через кольцевую площадку dS за время Δt:Вывод формулы Пуазейля– объемный расход через площадку dS–

Слайд 34Вывод формулы Пуазейля

Вывод формулы Пуазейля

Слайд 35Формула Пуазейля:
Формула Пуазейля позволяет экспериментально определить динамическую вязкость жидкости

(газа), измерив объёмный расход и зная разность давлений на концах

капилляра и его геометрические параметры
Формула Пуазейля:Формула  Пуазейля позволяет экспериментально определить динамическую вязкость жидкости (газа), измерив объёмный расход и зная разность

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика