Динамика свободной поверхности

Исследования состояния влаги в пористых телах давно уже привели к выводу об особом характере ее свойств вблизи поверхности частиц и о существовании так называемой связанной воды в дисперсных системах [1]. Отличия связанной воды от свободной объясняются перестройкой сетки межмолекулярных водородных связей в ее структуре под влиянием поля поверхностных сил. Моделирование структуры воды численными методами Монте-Карло и молекулярной динамики позволило получить некоторые количественные характеристики структурных изменений вблизи твердых поверхностей различной природы. При этом межмолекулярная водородная связь описывается различными потенциалами, правильность выбора которых проверяется путем сравнения рассчитанных и экспериментальных физических констант объемной воды. Поскольку численным методам посвящен ряд специальных статей этой монографии, остановимся только на основных результатах, важных для дальнейшего обсуждения. [c.7]

В теории динамики вязкой несжимаемой жидкости доказывается, что в этом случае на свободной поверхности раздела нормальная [c.389]

Примеры применения метода характеристик. Численные алгоритмы, основанные на методе характеристик, имеют модульную структуру, заключающуюся в последовательном выполнении более простых алгоритмов (модулей), предназначенных для вычисления решения во внутренних и различного рода граничных узлах характеристической сетки. В предыдущих пунктах были описаны такие алгоритмы для некоторого класса гиперболических уравпений газовой динамики. Алгоритмы решения задачи Коши, Гурса и смешанной задачи можно рассматривать как модули более высокого уровня (макромодули, см. п. 1.2.6). Введем следующие обозначения Д/]—модуль расчета внутренней точки области, Мг — модуль расчета точки на степке в случае стационарного точения (или иа поршне в нестационарном течении), — модуль расчета точки на свободной границе в случае стационарного сверхзвукового течения (или контактной поверхности в случае нестационарного течения), [c.80]

В теории динамики вязкой несжимаемой жидкости доказывается, что в этом случае на свободной поверхности раздела нормальная составляющая напряжения должна быть равна постоянному давлению, а касательная составляющая должна обращаться в нуль. Таким образом, вдоль свободной границы давление не будет зависеть от X, т. е. [c.556]

В настоящей главе рассмотрены способы решения уравнений динамики свободной поверхности в открытых сосудах. Проблемы динамики уровня в закрытых емкостях, находящихся под давлением, подробнее изучаются в гл. 8 на примере динамики давления пароводяных смесей. Анализ динамики свободной поверхности поясним вначале на нескольких примерах. [c.35]

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЙ ДИНАМИКИ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОСТЕЙ [c.35]

В теории динамики вязкой несжимаемой жидкости доказывается, что в этом случае на свободной поверхности раздела нормальная составляющая напряжения должна быть равна [c.267]

Раскрытие ш ели не сводится только к упругой деформации ее стенок. Здесь большую роль могут играть также эффекты сольватации образуюш ейся свободной поверхности. Изменение формы лиганда резко сказывается на необходимой величине раскрытия ш ели жо, что меняет энергию активации процесса и обеспечивает его стереоспецифичность. Влияние вязкости растворителя на скорость диффузии осуш ествляется через изменение микровязкости глобулы в рассматриваемом слое по механизму, описанному выше. Такой подход позволяет получать информацию и о динамике определенных белковых групп по данным о диффузии лигандов, например, СО в миоглобине. [c.338]

В частности, задавая — 0,8 и х = 0,04 сут/м, получим, что в мелкозернистых песках (при к — 10 м/сут, р, = 0,2, = 0,4 м) стабилизация водоотдачи происходит при снижении уровня свободной поверхности на 0,3 м, а в супесях (при к — 0,5 м/сут, 1 — 0,1, кц = i м) на 8 м. Таким образом, значимость динамики водоотдачи по этим данным оказывается весьма существенной. [c.16]

Для учета динамики водоотдачи по схеме капиллярной каймы , когда понижение свободной поверхности 8° и капиллярной каймы 8 связываются уравнением (1.24), вместо (6.1) имеем систему уравнений [c.154]

Измерение электропроводности р-ров П. позволяет получить информацию о динамике полиионов. Этот метод отличается простотой и высокой точностью измерений. Из данных электропроводности можно определить параметр связывания противоионов //, т. е. долю свободных ионов, определяющих электропроводность. Обычно / 2Фр, что обусловлено анизотропией проводимости р-ров П. противоионы, прочно связанные с полиионом, сохраняют способность перемещаться по эквипотенциальной поверхности в направлении оси полииона. Этим, в частности, определяется высокая поляризуемость П. [c.50]

Эта точка зрения, согласно которой вблизи поверхности белка имеется один или два слоя воды, очень сходной с объемной водой, но имеющей приблизительно в 100 раз большее время корреляции, согласуется с результатами измерения диэлектрической дисперсии в растворе белка [21, 22]. Эти данные обнаруживают распространение дисперсии, в данном случае диэлектрической проницаемости при высоких частотах, в область частот порядка нескольких сотен мегагерц, что является указанием на увеличение времени ориентационной релаксации фракции растворителя (воды). Мы определяем эту воду как молекулы воды в первой (а возможно, и во второй) гидратационной оболочке вблизи полярных групп, во многом аналогичные воде, которая обнаруживается рентгенографическим методом. Динамика этой воды изменяется пол влиянием стерических факторов и образования водородных связей с участием групп на поверхности белка. Эти требования могут быть выведены из результатов рентгенографического исследования. Время корреляции является по существу временем обмена - 10 с и вытекает из динамики диффузии растворителя вблизи поверхности. В частности, нельзя предположить, что обмен воды из этих слоев будет протекать более медленно. Если бы это происходило в интервале 10 —10 с, то это бы сказалось на величине члена А, но этого не наблюдается. Трудно представить себе такой тип связывания воды с поверхностью типичного белка, при котором молекулы воды удерживались бы у поверхности еще более длительное время и в то же время допускалась свободная реориентация молекул воды. Кроме того, следует вспомнить, что ориентационное время релаксации воды на поверхности раздела в замороженных растворах белка лишь немного больше, чем этот параметр прп —35°С (10 с) [2]. Поэтому имеется весьма мало оснований думать, что существуют молекулы-воды, время обмена для которых намного меньше 10 9 с. [c.177]

Как следует из рис. IV. 4, точка Q2 = Qз = О есть точка пересечения двух ветвей поверхности б1 и вг, а минимумы ее расположены вдоль окружности с радиусом ро = A IK на глубине АЕ = А 12К. С учетом формы смещений Рг и Qз (см. рис. IV. 1) эти минимумы соответствуют таким искажениям октаэдра, при которых щесть лигандов остаются попарно на трех взаимно перпендикулярных тетрагональных осях, причем лиганды каждой пары расположены на одинаковом расстоянии от центра по обе его стороны, а суммы квадратов этих расстояний для трех пар во всех точках минимумов остаются постоянными. В этом случае можно предположить, что с учетом динамики ядра будут свободно перемещаться вдоль [c.105]

Третья часть состоит из семи глав. В первой из них излагается теория подобия. Одна из глав, вследствие большого значения зависимости между движением жидкости и вынужденной конвекцией, посвящена динамике жидкости. Третья глава, служащая введением в теорию конвекции, посвящена зависимости между коэффициентами теплопередачи и теплоотдачи, влиянию отложений накипи, средней разности температур в теплообменниках при противотоке, прямотоке и перекрестном токе и измерению температур поверхности. Теплоотдача вынужденной и свободной конвекцией составляет содержание четырех последних глав. Здесь рассмотрена теплоотдача при течении жидкостей внутри труб, течении жидкостей снаружи труб, при конденсации и кипении. Приводятся фотографии, иллюстрирующие механизм конвективных токов, и графики распределения скорости и температуры. Для составления расчетных зависимостей, рекомендуемых в различных случаях, опытные данные, полученные многими авторитетными исследователями, нанесены на графики экспериментальные пределы изменения различных факторов сведены в таблицы. Рассмотрены оптимальные условия работы теплообменников даны применительно к процессам передачи тепла методы определения экономической скорости жидкостей в теплообменниках и оптимальной разности температур. [c.13]

На втором этлпе необходим учет динамики движения фаз и их силового взаимодействия (с целью идентификации поля скоростей у . Здесь возможны два пути. Первый (теоретический) состоит в том, чтобы дополнить группу уравнений (3.8) уравнениями движения фаз, в которые входят члены силового взаимодействия между составляющими. Этот путь ведет к резкому (и зачастую неоправданному) усложнению конструкции модели и снижению ее практической ценности. Второй путь (полуэмпи-рический) состоит в косвенном учете важнейших особенностей динамического поведения многофазной системы эффектов стесненного движения включений (с помощью конструкции сферической ячеечной модели со свободной поверхностью экстремальных условий), распределений элементов фаз по времени пребывания в аппарате, эффектов дробления и коалесценции включений, основное влияние которых сводится к формированию распределений частиц по размерам. [c.139]

Подчеркивая важность выполнения (4.5) для каждого атома, мы отмечаем роль этого условия в анализе динамики неоднородного кристалла, например по-луограниченного кристалла со свободной поверхностью. [c.91]

Безнапорный поток (схема III). Основной особенностью безнапорных потоков является наличие свободной поверхности, над которой располагается капиллярная зона, причем влияние иоследней сказывается главным образом на динамике гравитационной емкости (см. 2, гл. 1). [c.44]

При нестационарном реншме фильтрации еще в большей мере проявляется влияние вертикальных сопротивлений потока, поскольку сработка гравитационных запасов на свободной поверхности создает дополнительный поток в вертикальном направлении. Кроме того, на формирование фильтрационного потока оказывает влияние динамика гравитационной емкости, обусловливаемая влиянием капиллярной зоны (см. 2, гл. 1). [c.164]

Рассмотрим теперь особенности интерпретации откачки в потоке однородного или горизонтальнослоистого строения, при обосновании которых необходимо исходить из того, что на процессы формирования воронки депрессии при откачке в безнапорном потоке оказывают существенное влияние вертикальные сопротивления и динамика гравитационной водоотдачи, относительное значение которых зависит от фильтрационного строения потока. Наиболее слояшый характер формирования безнапорного потока при откачке имеет место в непосредственной близости от скважины (примерно на расстоянии до половины мощности потока), где структурные деформации потока существенно зависят от его строения по вертикали и трудно поддаются математическому описанию. На большем удалении от скважины поток приобретает более спокойный характер, и для его описания может быть использована схема перетекания, в которой связь между снижениями среднего напора в пласте и уровня свободной поверхности выражается уравнениями (6.4), приближенно учитывающими вертикальные сопротивления гравитационной и капиллярной зоны. Соответственно среднее понижение напора потока при откачке с постоянным дебитом выражается уравнениями для двухслойного пласта, в которых фактор перетекания В имеет общее выражение [c.168]

Иначе обстоит дело в НДС. В этом случае Ло/Л имеет конечное значение и на свойства дисперсных систем (в том числе на химические свойства) существенное влияние начинает оказывать энергия поверхностных центров, обусловленных действием ван-дер-ваальсовых сил и наличием на поверхности различного рода химических дефектов — свободных радикалов, функ-циональных групп или, иными словами, неоднородностей поверхности. Изменение отношения Ло/Л в зависимости от hjr. как известно, носит экстремальный характер. На рис. 52 показана динамика поверхностного натяжения и изобары адсорбции для молекулярной жидкости (кривая 1) и НДС (кривая 2] в зависимости от температуры. Видно, что с изменением температуры поверхностное натяжение для молекулярных жидкосте ) (Ло/Лл- оо) изменяется монотонно, в то время как динамика [c.152]

В результате несчастных случаев, по мере дрейфа нефтяного пятна происходит эмульгирование нефти с образованием двух типов эмульсий типа нефть в воде и вода в нефти , так называемый шоколадный мусс . Он отличается устойчивостью и способен долгое время находится в толще воды и на ее поверхности. Образованию устойчивой эмульсии способствует то обстоятельство, что стабилизаторы эмульсии — поверхностно-активные группы находятся в самой нефти и наибольшее их количество — в смолисто-асфальтено-вой части. Это гетероатомы в циклической части молекул и в алкильных заместителях, а также функциональные группы, количество которых меняется в результате химического и микробиологического окисления. Кроме того, смолисто-асфальтено-вые вещества, благодаря своей протонодефицитности, наличию свободных радикалов, способны к образованию ассоциатов даже в очень разбавленных растворах (см. раздел 1) в органических растворителях. В воде ассоциативность проявляется в большей степени. По мере растворения, миграции, химического и биологического окисления различных составных частей нефти происходит концентрирование смолисто-асфальтеновых соединений, таким образом увеличивая концентрацию поверхностноактивных групп и протонодефицитность, что приводит к еще большей стабилизации шоколадного мусса . Изучать нефтяные эмульсии нужно в динамике, исследуя поведение группового и компонентного состава в конкретных условиях с учетом температуры, миграционных факторов, концентрации соли в воде и степени ее загрязненности, Известно, что нефтяные эмульсии концентрируют тяжелые металлы. Смолисто-асфальтеновые вещества выступают в качестве лигандов и достаточно прочно удерживают металлы. В состав эмульсии может включаться любые углеводородные и гетероатомные соединения, находящиеся в воде в качестве загрязнителей. Эмульсия будет получать в качестве своего компонента новые поверхностно- [c.640]

Динамика выхода упругого двойник а из кристалла под действием сил поверхностного натяжения исследоваласБ в [226]. Движение двойника при этом полностью определяется внутренними силами, и зависимость Ь ( ), полученная в рамках динамической теории, носит универсальный характер. Экспериментальная проверка ее возможна лишь в условиях, когда двойник сокращается в свободном от внешних напряжений кристалле. Создание таких условий было важным моментом при проведении данных экспериментов. С помошью сосредоточенной нагрузки в кристалле кальцита вызывался упругий двойник, образованный скоплением прямолинейных краевых двойникуюших дислокаций. Затем двойник переводился на распределенную нагрузку и удерживался в кристалле электромагнитом. Выключение электромагнита синхронизировано с запуском скоростной кинокамеры. В момент выключения электромагнита тяга, жестко связанная с якорем, приподнималась над поверхностью образца. Этот процесс кииематографировался. [c.124]

Поверхности потенциальной энергии и для реакции (140), и для реакции (141) были рассчитаны пеэмпирически [91]. Динамика обеих реакций также была рассмотрена [916]. Реакции (140) и (141) являются важными моделями для многих реакций свободных радикалов с органическими молекулами. [c.343]

Как следует из рис. VI. 5, точка Q2 — Qs = О есть точка пересечения двух ветвей поверхности ei и ег, а минимумы ее расположены вдоль окружности с радиусом ро = А /К на глубине ят == = Л /2/(. Отсчитанная от точки пересечения термов (точки вырождения) ят называется энергией стабилизации в эффекте Яна —Теллера. Для октаэдрической системы, например, минимумы поверхности с учетом формы смещений Q2 и Qs (см. рис. VI. 1) соответствуют таким искажениям октаэдра, при которых шесть лигандов остаются попарно на трех взаимно перпендикулярных тетрагональных осях, причем лиганды каждой пары расположены на одинаковом расстоянии от центра по обе его стороны, а суммы квадратов этих расстояний для трех пар во всех точках минимумов остаются постоянными. В этом случае можно предположить, что с учетом динамики ядра будут свободно перемещаться вдоль окружности радиуса Q2 + Qj=Po> непрерывно меняя пространственную конфигурацию системы в пределах описанных выше искажений. Вдоль остальных координат (а ф 2,3) поверхность адиабатического потенциала (VI. 20) имеет параболическую зависимость с минимумом в точке Qa = Qa- С учетом квадратичных членов вибронного взаимодействия в,возмущении (VI. 18) можно все матричные элементы выразить через один — на основе теоремы Вигнера — Эккар- та (аналогично линейному случаю). Тогда секулярное уравнение теории возмущения принимает вид [279] [c.210]

Частотная зависимость коэффициентов вязкости рассмотрена в [221]. При этом равновесное состояние НЖК является невырожденным по ориентациям директора вследствие наличия внешних полей. При расчете коэффициентов вязкости, измеряемых по отражению ультразвуковой сдвиговой волны от поверхности раздела НЖК и пьезокристалла, например кварца, величина молекулярного поля /г , входящего в уравнения динамики НЖК, содержит не только традиционный для вырожденных нематиков вклад /т,9 = —6//6пг, пропорциональный вторым пространственным производным директора, но и дополнительный вклад = —В8щ, где В = 25 63/У (V — объем системы) — функция флуктуаций поперечных компонент параметра порядка ба1 ) = (5а з) = Т 2Ь ) , 63 = дР/дю — 8 дР/ди — производная свободной энергии по инвариантам и = niaijnj и V = ща и х хамЩ — niaiknknjajinl. Для трех характерных взаимных ориентаций равновесного директора, скорости и волнового вектора (см. рис. 2.2.1) коэффициенты вязкости записываются в виде [c.102]

Известно, что приближение Ньютона может рассматриваться как предельное также и при газокинетическом подходе к обтеканию тел разреженным газом. Оно справедливо, если течение является свободно-молекулярным (т. с. молекулы между собой не взаимодействуют), а граничное условие взаимодействия молекул с поверхностью тела сводится к неупругому удару. Тем самым изложенная в настоящих лекциях феноменологическая модель газовой динамики в вопросах теории гиперзвуковых течений смыкается с газокинетическон моделью. [c.314]

Анализ траекторий с помощью карт свободной конформащюнной энергии молекул. В дополнение к анализу траекторий с помош ью корреляционных функций покажем также результаты изучения карт свободной конформационной энергии макромолекул (К. В. Шайтан). По виду этих карт можно судить о связи энергетических характеристик молекулы с подвижностью отдельных ее групп. Карты свободной энергии строятся следуюш им образом. Рассчитываются методом молекулярной динамики поверхности распределения вероятности реализации различных конформаций энергии и их сечения. В логарифмическом масштабе эти проекции являются фактически картами свободной энергии молекулы, выраженной в единицах кТ. Па рис. XI. 13-16 приведены карты уровней свободной энергии дипептидов для пар переменных, соответствуюш их рис. Х1.9-12. Видно, что для коррелируюш их степеней свободы наблюдается, как правило, протяженные узкие участки, вдоль которых происходит коллективная перестройка конформации дипептида. [c.317]

Рассмотренные модели белкового свертывания содержат ряд общих черт принципиального порядка, наличие которых совершенно неизбежно при изучении явления методами статистической физики и равновесной термодинамики. Во всех модельных описаниях динамики белковой цепи предполагают равновесность и двухфазность процесса, т.е. основываются на теории двух состояний Брандтса [214] (подробно см. гл. 11). В подтверждение этому обычно ссылаются на работы 1960-х и начала 1970-х годов, посвященные экспериментальному исследованию механизма денатурации малых белков. Однако единство моделей в этом отношении отнюдь не следует из существования однозначной трактовки результатов эксперимента. Напротив, большая часть опытных данных, особенно полученная позднее, свидетельствует о более сложном характере процесса. Дело в том, что предположение о двухфазном равновесном механизме свертывания белковой цепи становится неизбежным при выборе чисто статистического, феноменологического подхода, не учитывающего конкретную гетерогенность аминокислотной последовательности и обусловленную ею конформационную специфику. Кроме того, представление белкового свертывания в виде монотонного увеличения популяции одного оптимального состояния при одновременном, точно таком же уменьшении популяции другого оптимального состояния и при отсутствии видимого количества промежуточного метастабильного состояния накладывает существенное ограничение на предполагаемую динамику процесса и упрощает его рассмотрение. В этом простейшем варианте свертывания белковой цепи профиль популяции ( У) выражается зависимостью свободной энергии от степени упорядоченности, имеющей больцмановский вид 1п . Другая общая черта касается представления о нативной конформации белковой молекулы. Во всех моделях важнейшей характеристикой упорядоченного состояния белка считается глобулярность его пространственной организации. Под глобулой подразумевается структура, удовлетворяющая следующим двум условиям. Во-первых, размер глобулы значительно превышает эффективное расстояние действия сил, ее формирующих. Это условие позволяет выразить свободную энергию глобулы через ее объем и поверхность. Во-вторых, глобула предполагается структурно гомогенной, что избавляет от учета гетерогенности белковой цепи и неравномерности упаковки аминокислотных остатков в нативной конформации. [c.301]

Пренебрежение кинетической энергией позволяет считать ядра системы безынерционными, и благодаря этому возможен произвольный выбор конформаций при расчете поверхности потенциальной энергии. Известен еще один подход, напоминающий метод молекулярной динамики, называемый методом Монте-Карло. Смысл решаемой задачи, а также организация хранения и анализа данных одинаковы для обоих методов. В методе Монте-Карло для передвижения но поверхности по-те1щиальной энергии применяется способ, в основе которого лежит генерация случайных чисел. При этом соблюдают основной принцип, согласно которому последовательность исследуемых конформаций носит действительно случайный характер, а вычисления продолжаются до тех пор, пока не будет достигнут результат достаточной степени точности. В результате расчетов может быть получена любая из интересующих исследователя физических характеристик, например свободная энергия, [c.573]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология