Základný koncept pohybu tekutín – aké sú princípy dynamiky tekutín

Úvod

V predchádzajúcej kapitole bolo ukázané, že presné matematické situácie pre sily vyvíjané kvapalinami v pokoji možno ľahko získať.Je to preto, že v hydrostatickom sú zapojené iba jednoduché tlakové sily.Keď sa uvažuje o pohybe tekutiny, problém analýzy sa okamžite stáva oveľa zložitejším.Do úvahy je potrebné vziať nielen veľkosť a smer rýchlosti častíc, ale existuje aj komplexný vplyv viskozity spôsobujúci šmykové alebo trecie napätie medzi pohybujúcimi sa časticami tekutiny a na hraniciach, ktoré obsahujú.Relatívny pohyb, ktorý je možný medzi rôznymi prvkami tekutého telesa, spôsobuje, že tlak a šmykové napätie sa značne menia z jedného bodu do druhého podľa podmienok prúdenia.Vzhľadom na zložitosť spojenú s fenoménom prúdenia je presná matematická analýza možná len v niekoľkých az technického hľadiska v niektorých nepraktických prípadoch. Preto je potrebné riešiť problémy prúdenia buď experimentovaním, alebo vytvorením určité zjednodušujúce predpoklady postačujúce na získanie teoretického riešenia.Tieto dva prístupy sa navzájom nevylučujú, pretože základné zákony mechaniky sú vždy platné a umožňujú v niekoľkých dôležitých prípadoch prijať čiastočne teoretické metódy.Je tiež dôležité experimentálne zistiť rozsah odchýlky od skutočných podmienok v dôsledku zjednodušenej analýzy.

Najčastejším zjednodušujúcim predpokladom je, že tekutina je ideálna alebo dokonalá, čím sa eliminujú komplikujúce viskózne efekty.Toto je základ klasickej hydrodynamiky, odvetvia aplikovanej matematiky, ktorému venovali pozornosť takí významní učenci ako Stokes, Rayleigh, Rankine, Kelvin a Lamb.V klasickej teórii existujú vážne obmedzenia, ale keďže voda má relatívne nízku viskozitu, v mnohých situáciách sa správa ako skutočná tekutina.Z tohto dôvodu možno klasickú hydrodynamiku považovať za najcennejšie pozadie pri štúdiu charakteristík pohybu tekutín.Táto kapitola sa zaoberá základnou dynamikou pohybu tekutín a slúži ako základný úvod do nasledujúcich kapitol zaoberajúcich sa špecifickejšími problémami, s ktorými sa stretávame v stavebnej hydraulike.Tri dôležité základné rovnice pohybu tekutín, menovite rovnice kontinuity, Bernoulliho a hybnosti, sú odvodené a ich význam je vysvetlený.Neskôr sa zvážia obmedzenia klasickej teórie a popíše sa správanie skutočnej tekutiny. V celom rozsahu sa predpokladá nestlačiteľná tekutina.

Typy prúdenia

Rôzne typy pohybu tekutín možno klasifikovať takto:

1.Turbulentné a laminárne

2.Rotačné a irotačné

3.Stále a nestále

4.Uniformné a nejednotné.

Ponorné čerpadlo na odpadovú vodu

Axiálne prietokové čerpadlá série MVS Čerpadlá série AVS so zmiešaným prietokom (vertikálne axiálne prietokové a ponorné ponorné kalové čerpadlo so zmiešaným prietokom) sú moderné výroby úspešne navrhnuté pomocou zahraničnej modernej technológie.Kapacita nových čerpadiel je o 20 % väčšia ako u starých.Účinnosť je o 3 ~ 5% vyššia ako u starých.

asd (1)

Turbulentné a laminárne prúdenie.

Tieto výrazy popisujú fyzikálnu povahu toku.

Pri turbulentnom prúdení je postup častíc tekutiny nepravidelný a dochádza k zdanlivo náhodnej výmene polohy. Jednotlivé častice podliehajú kolísaniu trans.veršové rýchlosti, takže pohyb je skôr vírivý a kľukatý ako priamočiary.Ak sa farbivo vstrekne v určitom bode, rýchlo sa rozptýli v prúde toku.Napríklad v prípade turbulentného prúdenia v potrubí by okamžitý záznam rýchlosti v úseku odhalil približnú distribúciu, ako je znázornené na obrázku 1(a).Ustálená rýchlosť, ako by bola zaznamenaná normálnymi meracími prístrojmi, je vyznačená bodkovaným obrysom a je zrejmé, že turbulentné prúdenie je charakterizované nestálou kolísavou rýchlosťou superponovanou na časovom ustálenom priemere.

asd (2)

Obr.1(a) Turbulentné prúdenie

asd (3)

Obr.l(b) Laminárne prúdenie

Pri laminárnom prúdení sa všetky častice tekutiny pohybujú pozdĺž paralelných dráh a neexistuje žiadna priečna zložka rýchlosti.Usporiadaný postup je taký, že každá častica sleduje presne dráhu častice, ktorá ju predchádza, bez akejkoľvek odchýlky.Tenké vlákno farbiva teda zostane ako také bez difúzie.Pri laminárnom prúdení je oveľa väčší gradient priečnej rýchlosti (obr. 1b) ako pri turbulentnom prúdení. Napríklad pre potrubie je pomer strednej rýchlosti V a maximálnej rýchlosti V max 0,5 pri turbulentnom prúdení a 0 ,05 s laminárnym prúdením.

Laminárne prúdenie je spojené s nízkymi rýchlosťami a viskóznymi pomalými tekutinami. V potrubí a hydraulike s otvoreným kanálom sú rýchlosti takmer vždy dostatočne vysoké na zabezpečenie turbudentného prúdenia, hoci tenká laminárna vrstva pretrváva v blízkosti pevnej hranice.Zákony laminárneho prúdenia sú úplne pochopené a pre jednoduché okrajové podmienky je možné matematicky analyzovať rozdelenie rýchlosti.Turbulentné prúdenie sa pre svoj nepravidelný pulzujúci charakter vymyká prísnym matematickým metódam a pri riešení praktických problémov je potrebné spoliehať sa prevažne na empirické alebo semiempirické vzťahy.

asd (4)

Vertikálne turbínové požiarne čerpadlo

Číslo modelu: XBC-VTP

Vertikálne požiarne čerpadlá s dlhým hriadeľom série XBC-VTP sú série jednostupňových, viacstupňových difúznych čerpadiel vyrábaných v súlade s najnovšou národnou normou GB6245-2006.Vylepšili sme aj dizajn s odkazom na štandard United States Fire Protection Association.Používa sa hlavne na zásobovanie požiarnou vodou v petrochemickom priemysle, zemnom plyne, elektrárni, bavlnenom textile, prístavisku, letectve, skladoch, výškových budovách a iných priemyselných odvetviach.Môže sa tiež vzťahovať na loď, námornú nádrž, požiarnu loď a iné príležitosti zásobovania.

Rotačné a irotačné prúdenie.

Prúd sa považuje za rotačný, ak má každá častica tekutiny uhlovú rýchlosť okolo svojho vlastného hmotného stredu.

Obrázok 2a ukazuje typické rozdelenie rýchlosti spojené s turbulentným prúdením za priamou hranicou.V dôsledku nerovnomerného rozloženia rýchlosti častica, ktorej dve osy boli pôvodne kolmé, trpí deformáciou s malým stupňom rotácie. Na obrázku 2a prúdenie v kruhu

je znázornená dráha s rýchlosťou priamo úmernou polomeru.Dve osi častice sa otáčajú rovnakým smerom, takže prúdenie je opäť rotačné.

asd (5)

Obr.2(a) Rotačný tok

Aby bolo prúdenie irotačné, rozdelenie rýchlosti v blízkosti priamej hranice musí byť rovnomerné (obr. 2b).V prípade prúdenia v kruhovej dráhe sa môže ukázať, že irotačné prúdenie sa bude týkať len za predpokladu, že rýchlosť je nepriamo úmerná polomeru.Na prvý pohľad na obrázok 3 sa to javí ako chybné, ale pri bližšom skúmaní sa ukáže, že dve osi sa otáčajú v opačných smeroch, takže dochádza ku kompenzačnému efektu, ktorý vytvára priemernú orientáciu osí, ktorá sa od pôvodného stavu nemení.

asd (6)

Obr. 2(b) Irotačný tok

Pretože všetky tekutiny majú viskozitu, nízka úroveň skutočnej tekutiny nikdy nie je skutočným irrotáciou a laminárne prúdenie je samozrejme vysoko rotačné.Irotačné prúdenie je teda hypotetická podmienka, ktorá by bola v akademickom záujme – len nebyť skutočnosti, že v mnohých prípadoch turbulentného prúdenia sú rotačné charakteristiky také nevýznamné, že ich možno zanedbať.To je výhodné, pretože je možné analyzovať irotačné prúdenie pomocou matematických konceptov klasickej hydrodynamiky uvedených vyššie.

Odstredivé cieľové čerpadlo morskej vody

Číslo modelu: ASN ASNV

Modelové čerpadlá ASN a ASNV sú jednostupňové odstredivé čerpadlá s dvojitým nasávaním a delenou skriňou a slúžia na dopravu použitých alebo kvapalín pre vodárne, vzduchotechnickú cirkuláciu, budovy, závlahy, drenážne čerpacie stanice, elektráreň, priemyselný vodovod, hasičstvo systém, loď, budova a pod.

asd (7)

Stabilný a nestály tok.

Tok sa považuje za stabilný, keď sú podmienky v ktoromkoľvek bode konštantné vzhľadom na čas.Striktný výklad tejto definície by viedol k záveru, že turbulentné prúdenie nebolo nikdy skutočne stabilné.Avšak pre tento účel je vhodné považovať všeobecný pohyb tekutiny za kritérium a nepravidelné kolísanie spojené s turbulenciou len za sekundárny vplyv.Zrejmým príkladom ustáleného toku je konštantný výboj v potrubí alebo otvorenom kanáli.

Z toho vyplýva, že tok je nestabilný, keď sa podmienky menia v závislosti od času.Príkladom nestabilného toku je meniaci sa prietok v potrubí alebo otvorenom kanáli;je to zvyčajne prechodný jav, ktorý nasleduje po, alebo po ňom nasleduje stály výboj.Iné známe

príkladmi periodickejšej povahy sú vlnový pohyb a cyklický pohyb veľkých vodných plôch v prílivovom prúdení.

Väčšina praktických problémov v hydraulickom inžinierstve sa týka ustáleného prietoku.To je šťastie, pretože časová premenná v nestabilnom toku značne komplikuje analýzu.V súlade s tým sa v tejto kapitole zváženie nestabilného toku obmedzí na niekoľko relatívne jednoduchých prípadov.Je však dôležité mať na pamäti, že niekoľko bežných prípadov nestabilného prúdenia môže byť znížené na ustálený stav na základe princípu relatívneho pohybu.

Takže problém týkajúci sa plavidla pohybujúceho sa v stojatej vode môže byť preformulovaný tak, že plavidlo stojí a voda je v pohybe;jediným kritériom podobnosti správania tekutiny je, že relatívna rýchlosť musí byť rovnaká.Opäť platí, že pohyb vĺn v hlbokej vode môže byť znížený na

ustálený stav za predpokladu, že pozorovateľ cestuje s vlnami rovnakou rýchlosťou.

asd (8)

Vertikálne turbínové čerpadlo

Dieselový motor Vertikálna turbína viacstupňová odstredivá inline hriadeľová voda Drenážne čerpadlo Tento druh vertikálneho drenážneho čerpadla sa používa hlavne na čerpanie bez korózie, teplota nižšia ako 60 °C, nerozpustených látok (okrem vlákien, krupice) s obsahom menej ako 150 mg/l splaškové alebo odpadové vody.Vertikálne drenážne čerpadlo typu VTP je vo vertikálnych vodných čerpadlách typu VTP a na základe zvýšenia a goliera nastavte olejové mazanie trubice je voda.Môže dymiť pri teplote nižšej ako 60 °C, poslať na zachytenie určitého pevného zrna (ako je železný šrot a jemný piesok, uhlie atď.) splaškových alebo odpadových vôd.

Rovnomerné a nerovnomerné prúdenie.

Prúd je považovaný za rovnomerný, keď nedochádza k žiadnym zmenám veľkosti a smeru vektora rýchlosti z jedného bodu do druhého pozdĺž dráhy prúdenia.Pre súlad s touto definíciou musí byť oblasť prúdenia aj rýchlosť rovnaké na každom priereze.Nerovnomerné prúdenie nastáva, keď sa vektor rýchlosti mení s umiestnením, typickým príkladom je prúdenie medzi zbiehajúcimi sa alebo rozbiehajúcimi sa hranicami.

Obidve tieto alternatívne podmienky prúdenia sú bežné v hydraulike s otvoreným kanálom, aj keď prísne vzaté, keďže k rovnomernému prúdeniu sa vždy pristupuje asymptoticky, ide o ideálny stav, ktorý sa len približuje a nikdy sa v skutočnosti nedosiahne.Treba poznamenať, že podmienky sa týkajú skôr priestoru ako času, a preto v prípadoch uzavretého toku (napr. potrubia pod tlakom) sú celkom nezávislé od ustáleného alebo nestabilného charakteru toku.


Čas odoslania: 29. marca 2024