Поверхности жидкостей в невесомости

Движение жидкости в условиях невесомости. Создание свободной поверхности жидкости вызывает ряд проблем. Если в космическом аппарате нет [c.260]

Наличие свободной поверхности жидкости создает условия для возникновения естественной термокапиллярной конвекции (эффекта Маран-гони) [93] в слое расплава толщиной до 10 мм, примыкающем к усадочной раковине. Эффект Марангони обусловлен температурной зависимостью поверхностного натяжения жидкости и по интенсивности перемешивания расплава сравним с термогравитационной конвекцией. Он играет заметную роль при выращивании монокристаллов методом Чохральского, при бестигельной зонной плавке и особенно-при кристаллизации веществ в условиях невесомости [94]. [c.39]

Таким образом, в состоянии невесомости поверхность жидкости имеет сферическую форму. Радиус сферы (радиус кривизны) за- [c.30]

Для решения задачи с отрывом пограничного слоя от поверхности перегородок при возникновении за ними обратных течений и сосредоточенных вихрей целесообразно использовать известную схему решения задачи о суперкавитирующей наклонной плоской пластинке (режим обтекания, при котором вся тыльная часть соприкасается с каверной) или дуге в неограниченной жидкости под свободной поверхностью или в канале. При этом вводится ряд допущений, согласно которым рассматриваются плоские, потенциальные, установившиеся течения несжимаемой невесомой жидкости [64—66]. Анализ такой схемы суперкавитационного обтекания базируется на применении аппарата теории функций комплексного переменного и комплексного потенциала в отличие от непосредственного решения уравнений Навье—Стокса. Согласно упомянутой схеме, задача движения газового потока в канале с системой наклонных перегородок сводится к рассмотрению плоского течения идеальной жидкости, для которого справедливы условия [c.175]

Or И (Тжг рассматриваться как реальные силы, действующие на периметр смачивания. Более строго эта количественная связь между равновесной величиной краевого угла и значениями удельных свобод-ных поверхностных энергий границ раздела фаз может быть получена при рассмотрении зависимости свободной энергии системы от формы капли постоянного объема. В условиях невесомости капля жидкости объемом V на плоской поверхности твердого тела представляет собой шаровой сегмент с высотой Н, радиусом кривизны г и радиусом окружности трехфазного контакта (периметра смачивания) rj (рис. [c.95]

С уменьшением расстояния между молекулами силы межмолекулярного взаимодействия быстро увеличиваются. В жидкостях эти силы становятся настолько большими, что обусловливают ряд явлений, не свойственных газам. Так, например, жидкость занимает часть объема, образуя свободную поверхность, силы поверхностного натяжения определяют такое явление как капиллярность. В невесомости жидкость под влиянием сил молекулярного притяжения стремится принять форму шара и т. д. В то же время диффузия молекул жидкостей и газов обусловливает их общее свойство - текучесть. Поэтому термин жидкость принимают для [c.9]

В связи с этим молекулы стремятся уйти внутрь и в результате среда вынуждена приобретать форму с минимальной наружной поверхностью. Так, жидкость в невесомости под влиянием этого явления приобретает форму шара. В результате поверхности стремятся сократиться и возникает сила поверхностного натяжения. [c.597]

Поверхностное натяжение наглядно проявляется в том, что жидкость всегда стремится иметь наименьшую поверхность. Так, в состоянии невесомости капли принимают форму шара. Чем меньше поверхностное натяжение, тем меньше жидкость препятствует увеличению ее поверхности. Поэтому, чтобы вещество обладало моющим действием, оно должно прежде всего значительно снижать поверхностное натяжение чистой воды. Только благодаря этому моющая жидкость сможет проникать в мелкие поры очищаемого материала. [c.294]

Вследствие избыточной поверхностной энергии жидкости благодаря подвижности приобретают сферическую форму в условиях невесомости (нейтрализации силы тяжести). Вода в реках, морях, озерах имеет плоскую, ровную поверхность только потому, что на нее действует сила тяжести. С уменьшением количества жидкости роль силы тяжести снижается, так как она уменьшается пропорционально кубу, а поверхность — квадрату [c.101]

Жидкие тела имеют свою общую для всех жидкостей форму при полном отсутствии внешних сил они всегда принимают форму шара, которая легко изменяется при воздействии внешних сил, в частности под действием силы тяжести. Поэтому в пределах проявления сил земного тяготения жидкости принимают форму сосуда, в который они налиты. В то же время в космическом пространстве в условиях невесомости шарообразная форма жидкости хорошо сохраняется. Она сохраняется также и в пределах проявления сил земного тяготения. При малых объемах жидкость, нанесенная на несмачивающуюся поверхность, принимает форму мелких шарообразных капель. Если уравновесить действие силы тяжести гидростатической подъемной силой, что может быть осуществлено введением одной жидкости в другую, несмешивающуюся с ней и обладающую той же плотностью, то введенная жидкость принимает форму шара (опыт Плато). Хотя жидкость и имеет свою форму, но она неспособна сопротивляться действию внешних сил, обнаруживая тем самым текучесть. И, наконец, несмотря на большую подвижность, жидкость оказывает большое сопротивление изменению своего объема, т. е. ее способность сжиматься очень мала. [c.114]

В условиях невесомости газ, находившийся над поверхностью смачивающей жидкости, образует сферический пузырь, соприкасающийся со стенкой сосуда. При полном смачивании образуется внутренний пузырь, не соприкасающийся со стенками. Такой случай наблюдал летчик-космонавт СССР П. Р. Попович во время орбитального полета на корабле Восток-4 . [c.30]

Режим ламинарного горения характеризуется отсутствием видимых пульсаций в факеле и концентрацией горения в тонком слое на границе между газовым и воздушным потоками, образующей отчетливо видимую поверхность горения. По наблюдениям, факел при ламинарном режиме горения представляет собой горящую с поверхности (как бы невесомую) жидкость, вытекающую из газового сопла. При круглом сопле форма поверхности горения близка к цилиндрической. Со стороны воздушного потока за горящим слоем горючие практически не обнаруживались, так же как не обнаруживался воздух со стороны газового потока. [c.85]

Сначала считали, что электрическая жидкость — один из сортов теплорода , Это обстоятельство обосновывали тем, что при трении тела и нагреваются, и электризуются,, а также тем, что электрическая искра может зажигать разные предметы. Наконец, было показано, что проводники электричества хорошо проводят тепло, а изоляторы — плохо. Однако в конце концов установилось представление, что электрическая невесомая жидкость отличается от теплорода. Во-первых, было показано, что тела, наэлектризованные прикосновением, не нагреваются. Во-вторых, Грей показал, что сплошные и полые тела электризуются совершенно одинаково, а нагреваются по-разному, и сделал вывод, что теплород распространяется по всему объему тела, а электрическая жидкость распространяется по поверхности. [c.15]

При действии силы тяжести равновесие подогреваемого слоя жидкости со свободной поверхностью может быть неустойчивым как по Бенару, так и по Марангони. Анализ показывает, что в относительно толстых слоях (/г > 1 мм) доминирует неустойчивость Бенара, а в тонких — неустойчивость Марангони [12]. Но в условиях невесомости (например, на орбитальной станции) неустойчивость Марангони будет вне конкуренции. [c.82]

При развитом пузырьковом кипении соотношения (1.182) и (1.183) справедливы в условиях как свободного, так и вынужденного движения жидкости. Интенсивность теплоотдачи при развитом кипении практически не зависит от сил тяжести. Однако при полной невесомое ги длительное кипение в большом объеме невозможно, так как в невесомости прекращается отвод образующегося пара от поверхности нагрева. [c.87]

В связи с развитием космической техники возникла необходимость в расчете формы поверхности смачивающей и несмачивающей жидкости в условиях невесомости. В поле силы тяжести форма поверхности жидкости вблизи твердой стенки зависит от соотношения сил молекулярного взаимодействия (капиллярного давления) и силы тяжести. В общем случае следует сравнивать действие капиллярных сил стшг и инерционных сил пдрукЬ (где L — характерный размер сосуда, g — ускорение свободного падения п — отношение фактического ускорения и к ускорению свободного падения). Безразмерное отношение [c.30]

Из-за большого объема пара желательно иметь как можно более высокую скорость пара, но без значительного роста сопротивления. Этому условию удовлетворяет число Маха, примерно равное 0,25 (см. рис. 3.12), чему соответствует скорость пара 20 м1сек. Отношение объемного расхода пара к выбранной скорости дает площадь входного сечения труб. Диаметр трубы может быть выбран произвольно. Чем больше диаметр труб, тем прочнее конструкция и тем меньше число соединений труб с коллектором, однако при этом резко возрастает вес метеоритной защиты и ребер. При одном и том же отношении полной поверхности к уязвимой поверхности высота ребра пропорциональна диаметру трубы, а вес ребра пропорционален квадрату высоты ребра. Представляется оптимальным принять общее число труб равным 96, по 48 в каждой панели. На основании указанных данных нетрудно определить входной диаметр трубы (строки 15—20). Минимальный внутренний диаметр выходного отверстия трубы по технологическим и конструктивным соображениям выбираем примерно равным 7,6 мм. В этом случае скорость жидкости на выходе мала (строка 26), малы и потери давления в конденсатопроводе и облегчается задача опорожнения радиатора в условиях невесомости. [c.265]

Так как поверхностная энергия равна произведению поверхио стного натяжения на площадь поверхности, то она может уменьшаться как за счет сокращения поверхности, так и за счет уменьшения поверхностного натяжения. Поверхность может самопронз-вольно уменыиаться при изменении формы тела, что характерно для жидкостей. Б этом отношении наглядным является опыт Плато, демонстрирующий стремление жидкости в условиях невесомости принимать сферическую форму — наименьшую поверхность при данном объеме. Часто опыт Плато проводят с анилином, который по каплям вносят в теплую воду. Приблизительно одинаковая плотность этих жидкостей обеспечивает каплям анилина условие невесомости . В этих условиях они испытывают только действие поверхностной энергии и поэтому принимают правильную сферическую форму. Жидкости точно так же будут вести себя и в космосе. Сферическая форма планет — результат действия поверхностной энергии, обусловленной взаимным притяжением частиц, составляющих эти планеты. [c.31]

В простейшем случае сферической поверхности (пузырек или капля жидкости в невесомости) оба главных радиуса ривизны одинаковы и постоянны вдоль всей поверхности. Для малых капель и пузырьков форма, близкая к сферической, сохраняется и в поле силы тяжести это справедливо при соблюдении условия ра=2ст/г>-г (р —р") . Т. е. Г >а =2о/(р —где р и р" — плотности жидкой фазы и га- [c.31]

В условиях невесомости капля жидкости объемом V на плоской поверхности твердого тела представляет собой шаровой сегмент с высотой Н, радиусом кривизны г и радиусом окружности трехф 1зного контакта (периметра смачивания) Гу (рис. 111-11). Малые капли имеют фс1рму, близкую к сферической, и в поле силы тяжести. Объем капли (шарового сегмента) равен [c.116]

В жидкости молекулы находятся на малых расстояниях друг от друга и силы межмолекулярного взаимодействия весьма значительны, что создает очень большое внутреннее когезионное давление (долгое время жидкость считали несжимаемой), увеличивает вязкость жидкостей при течении и создает поверхностное натяжение на границе раздела жидкость — пар. Поверхностное- натяжение обусловливает форму жидкостей жидкость в состоянии невесомости принимает форму идеального шара (максимальный объем при минимальной поверхности). Значения вязкости и поверхностного натяжения для поЛ5[р-ных и неполярных жидкостей приведены в табл. 28. [c.97]

Приближеипая автомодельность теплоотдачи относительно величи- -МЫг (или, что то же самое, отрывиого диаметра йо) для развитого пузырькового кипения подтверждается рядом экспериментов, проведенных как прп перегрузках, так и при малых значениях ускорения поля тяжести, т. с. при условиях, приближающихся к условиям невесомости. Эти же соображения объясняют и то, что закономерности развитого кипения в условиях свободного и вынужденного движения кипящей жидкости являются практически одинаковыми. Ряд внешних факторов (вибрация поверхности, наложение электрических полей и др.) оказывают влияние на теплоотдачу лишь при малых плотностях теплового потока. Но с увеличением <7с их влияние постепенно вырождается [Л. 102]. [c.311]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология