Особенности движения сплошной среды

Для понимания особенностей фильтрации жидкости и газа в трещиноватых породах в нефтегазовой подземной гидромеханике рассматри-. вают две модели пород - чисто трещиноватые и трещиновато-пористые (рис. 12.1). В чисто трещиноватых породах (см. рис. 12.1, а) блоки породы, расположенные между трещинами, практически непроницаемы, движение жидкости и газа происходит только по трещинам (на рисунке показано стрелками), т. е. трещины служат и коллекторами, и проводниками жидкости к скважинам. К таким породам относятся сланцы, кристаллические породы, доломиты, мергели и некоторые известняки. Рассматривая трещиноватую породу с жидкостью как сплошную среду, нужно за элемент породы принимать объем, содержащий большое количество блоков, и усреднение фильтрационных характеристик проводить в пределах этого элемента, т.е. масштаб должен быть гораздо большим, чем в пористой среде. Если представить себе блок в виде куба со стороной а = 0,1 м, то в качестве элементарного объема надо взять куб со стороной порядка 1 м. [c.352]

Проанализирована структура основных соотношений, описывающих движение многофазной многокомпонентной сплошной среды, которые могут служить исходным материалом при решении многих задач синтеза функциональных операторов ФХС. В частности, на основе представлений о взаимопроникающих континуумах сформулированы уравнения механики многокомпонентной двухфазной сжимаемой дисперсной смеси, в которой протекают процессы тепло- и массопереноса совместно с химическими реакциями. Проанализированы энергетические переходы при тепло- и массообмене между фазами. Вскрыты особенности механики двухфазных многокомпонентных смесей, связанные с не-идеальностью фаз. Рассмотрены вопросы учета равновесных характеристик и многокомпонентных смесей в уравнениях движения таких сред. [c.77]

Особенности движения сплошной среды [c.48]

В основе первого подхода лежит аналогия между законами движения твердого тела и деформируемого материального континуума. При этом конечный объем деформируемой сплошной среды рассматривается как единое целое, для которого справедливы те же законы динамики, что и для твердого (недеформируемого) тела. В этом случае диаграмма связи, отражающая движение сплошной среды, является энергетической диаграммой, все связи и элементы которой несут строгий энергетический смысл. Ясно, что рассмотрение конечного объема деформируемой сплошной среды как элемента с сосредоточенными параметрами и оперирование с законами движения твердого тела не позволяют отразить при таком подходе многих особенностей, присущих движению деформируемого материального континуума. [c.168]

Появление этих новых, трудных для теоретического анализа вопросов, естественно возникших в эпоху ракетных самолетов и космонавтики, не привело к кризису аэродинамики. Новые вопросы оказались тесно связанными с классическими вопросами газовой динамики и методы решения этих вопросов остались прежними, макроскопическими методами механики сплошных сред. Уравнения движения вязкого (реального) газа частично сохраняются теми же, что и лля обычного, однородного газа, но содержат также и дополнительные члены, выражающие особенности новых процессов. Повысилась, естественно, роль физики и химии и. в частности, современной кинетической теории материи и электродинамики. Закономерность процесса продолжающегося сближения механики жидкостей и газов с физикой и химией оправдывается сложностью тех физико-химических явлений, которые развиваются в газах при очень больших скоростях их движения. [c.256]

Основные проблемы гидравлики дисперсных систем состоят в определении гидравлического сопротивления (при движении сплошной среды через дисперсную фазу или дисперсной системы в целом по каналу, аппарату), в установлении гидродинамических границ между системами (скажем, диапазонов скоростей, в которых существует каждая из них) и выявлении некоторых особенностей в поведении отдельных систем. [c.214]

Для понимания современных теоретических исследований механики сплошной среды необходимо изучить тензорные алгебру и дифференциальное исчисление и особенно язык тензорного анализа, используемый для описания кинематики движения сплошной среды. В приложении можно найти подробные пояснения, связанные с этими вопросами. Поскольку тензорный анализ в механике сплошной среды является неотъемлемой частью современных реологических исследований, в настоящей главе излагаются некоторые основные кинематические концепции. [c.96]

Общая особенность траекторий движения твердых частиц псевдоожиженного слоя, рассчитанных на основе рассмотренных выше моделей (идеальной жидкости, вязкой ньютоновской жидкости и жидкости, тензор напряжений- которой при помощи степенного закона связан с тензором скоростей деформации) заключается в том, что согласно этим моделям газовые пузыри оказывают заметное влияние на движение твердых частиц на гораздо более значительном расстоянии от пузыря, чем это наблюдается экспериментально. В действительности твердые частицы перемещаются под воздействием газового пузыря только в том случае, если газовый пузырь проходит вблизи них. Для того, чтобы описать наблюдаемое движение твердых частиц, Габор [127] предложил использовать модель бингамовской вя -копластичной жидкости. Согласно, этой модели, сплошная среда остается неподвижной до тех пор, пока касательные напряжения не достигнут некоторого критического значения. Эта модель тензора напряжений имеет следующий вид [c.175]

В заключение следует отметить, что выбор той или иной стохастической модели определяется условиями конкретной задачи из предварительного анализа всех факторов, влияющих на движение частиц. Во всех случаях следует выбирать лагранжевый щаг по времени значительно меньшим, нежели шаг по времени при решении задачи в рамках модели сплошной среды, особенно если задача несимметричная. Примерами таких задач могут слу-жить турбулентный поток в длинном канале, при котором протяженность рассматриваемого объема по одной из координат намного больше, чем по другой, либо осаждение частиц в электрическом поле, при котором электрические силы могут значительно превышать силы со стороны турбулентных пульсаций газа, и т. п. [c.167]

Описание кристаллизации методами механики сплошных сред. Процесс кристаллизации протекает в гетерогенных смесях, включающих жидкую и твердую (кристаллическую) фазы. Характерной особенностью твердой фазы является различие присутствующих кристаллов по размерам. Описание движения такой смеси методами механики сплошных сред возможно при выполнении следующих условий 1) расстояния, на которых параметры течения существенно изменяются, намного больше размеров кристаллов и расстояний между ними 2) присутствующие в смеси кристаллы достаточно многочисленны, так что распределение кристаллов по размерам можно считать непрерывным. [c.350]

Модель Хигби [10] рассматривает массопередачу путем молекулярной диффузии в сплошной фазе через тонкий слой жидкости, обтекающей каплю. При этом гидродинамическими особенностями пренебрегают, полагая, что течение в слое ламинарное. Это допущение позволяет определить время контакта слоя сплошной среды и капли 4 как отношение диаметра капли к скорости ее движения относительно сплошной среды. [c.25]

Перенос теплоты из одной точки движущегося слоя в другую при наличии градиента температуры в принципе может быть описан с помощью механизма эффективной теплопроводности аналогично тому, как это делается для неподвижного слоя. На величину коэффициента эффективной теплопроводности слоя при его гравитационном движении положительно влияет перемешивание частиц в поперечном и продольном направлениях, периодическое разрушение застойных зон сплошной среды вблизи мест контактов частиц и проч. Эти эффекты, отсутствующие в неподвижном слое, увеличивают движущегося слоя по сравнению с неподвижным. С другой стороны, некоторое увеличение порозности движущегося слоя, особенно заметное вблизи стенки аппарата, во-первых, может уменьшить значение эффективной теплопроводности и, во-вторых, приводит к большей неравномерности в поперечном направлении, в частности к уменьшению кондуктивного переноса в пристенной области. [c.167]

Еще одна особенность незакрепленных частиц состоит в их частичном увлечении в пульсационное движение вместе с турбулентно движущимся потоком сплошной среды. В большей степени это относится к мелким частицам малой массы. Крупные частицы из-за своей большой массы не успевают пульсировать вместе с газом. Этот эффект приводит к перемешиванию материала в поперечном направлении и к дополнительному отличию условий внешней теплоотдачи частиц газовзвеси от условий теплоотдачи закрепленных частиц. Наконец, при значительных концентрациях дисперсной [c.180]

Согласно теории диссипативных систем и теории бифуркаций Пригожина, возникновение упорядоченной структуры из беспорядка означает неожиданное и резкое отклонение поведения системы от соответствующей термодинамической ветви, скачкообразное изменение свойств, получившее название "бифуркация". Возникновение бифуркаций связано с флуктуациями - беспорядочным, чисто случайным явлением, которое проявляется в определенных условиях и вызвано специфическими молекулярными свойствами микроскопических составляющих, т.е. тем, что по определению не учитывается равновесной термодинамикой и линейной неравновесной термодинамикой. В равновесных системах флуктуации симметричны, обратимы, случайны и образуют сплошной фон. Их эволюция может быть ограниченной и кратковременной, а поэтому они, как правило, не влияют на свойства системы. Известным исключением является флуктуация плотности, определяющая броуновское движение коллоидной частицы и классическое релеевское рассеяние света гомогенной средой. Общий характер равновесных процессов, в которых отсутствуют бифуркации, не зависит от особенностей внутреннего строения и взаимодействий микроскопических частиц. Именно благодаря этому обстоятельству равновесная термодинамика обладает единым теоретическим базисом - универсальной теорией, не учитывающей внутренних свойств элементарных составляющих и, следовательно, справедливой для всех процессов такого рода, и поэтому может строиться как наука исключительно на аксиоматической основе. [c.92]

Другая особенность аэрозолей связана с тем, что размер частиц дисперсной фазы г по порядку величины соизмерим с длиной свободного пробега молекул в газе Л . Приложимость того или иного способа описания движения частиц определяется соотношением величин г и Л — числом Кнудсена Кп = Лм/2г. При Кп<10- применимы законы механики (аэродинамики) сплошных сред, в частности закон Стокса (У-25) [c.271]

Общая характеристика инварнантных задач теории нестационарной фнльтрацин. В главе II было показано, что основные задачи гидродинамической теории нестационарной фильтрации приводят к краевым, смешанным или начальным задачам для нелинейных, как правило, дифференциальных уравнений в частных производных параболического типа. Нелинейность вообще характерна для многих актуальных задач современной гидродинамики газодинамики, теории волн, теории движений вязкой жидкости и т. д. В настоящее время не существует сколько-нибудь общих эффективных аналитических методов решения достаточно широких классов нелинейных задач математической физики это в полной мере относится и к теории фильтрации. Поэтому в теории фильтрации (как и во многих других разделах математической физики вообще и механики сплошных сред, в частности) уже давно привлекли внимание своеобразные частные решения, которые выражаются через функции одной переменной. Вначале эти решения обратили на себя внимание только потому, что их получение сводилось к решению обыкновенных уравнений и представлялось (особенно в домашинную эру) более простым, чем решение уравнений в частных производных в общем случае. При построении различных приближенных методов решения, более общих, эти решения часто использовались как эталоны, позволяющие оценить точность метода. (Приближенные методы аналитического решения сохраняют, особенно в теории фильтрации, свое значение и сейчас, при широком внедрении машин, поскольку эти методы [c.57]

Разработке гораздо более эффективной аппаратуры и расширению ее применения способствует лучшее понимание основных принципов ультрафильтрации. Теория ультрафильтрации была подробно изложена Портером [134], который в особенности имел дело с проблемой концентрационной поляризации . Как представлено на рис. 4.4, движение частиц по направлению к мембране приводит к формированию концентрированного слоя золя с высокой вязкостью. Такой слой может замедлить поток или скорость фильтрации до небольшой доли от скорости жидкой среды в отсутствие коллоидных частиц. Сопротивление потоку— следствие не только закупоривания пор или даже фактически образовавшегося сплошного слоя (геля) плотно упакованных коллоидных частиц. Айлер наблюдал, что оно представ- [c.462]

Внешний теплообмен. Основное отличие движущегося плотного слоя от неподвижного состоит в некотором разрыхлении слоя при его движении, особенно заметном при обычной организации процесса с использованием силы тяжести, под действием которой дисперсный материал опускается вниз внутри вертикального аппарата. Увеличение порозности слоя приводит к заметному относительному перемещению частиц как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Значение порозности движущегося слоя оказывается неодинаковым в радиальном направлении — вблизи стенки аппарата (на расстоянии нескольких диаметров частиц) она больше, чем в основном ядре потока, что в свою очередь увеличивает локальное значение скорости и сплошной фазы около стенки [61, 62] (рис. 7.4). Частицы материала, притормаживаемые стенкой аппарата, также имеют неравномерный профиль скорости т нисходящего движения, причем, в отличие от сплошной вязкой среды, скорость зернистого материала у самой стенкИ не равна нулю. Частицы получают возможность совершать вращательное движение, что отличает их внешний теплообмен с потоком от теплообмена неподвижной частицы в плотном неподвижном слое. Отличие состоит как в численном значении среднего по поверхности частиц коэффициента теплоотдачи, так и в более равномерной термообработке вращающейся частицы. Наконец, в движущемся слое значительно уменьшается эффект застойных зон в области контактов между соседними частицами. [c.167]

Приведены примеры топологического описания отдельных фрагментов гетерофазных ФХС, гидравлических систем и некоторых моделей механики сплошной среды. Описаны два подхода к построению связных диаграмм гидравлических систем. В основе первого подхода лежит аналогия между законами движения твердого тела и деформируемого материального континуума. При этом конечный объем деформируемой сплошной среды рассматривается как единое целое, для которого справедливы те же законы динамики, что и для твердого недеформируемого тела. Второй подход основан на использовании понятия псевдоэнергетических переменных, инфинитезимальных операторных элементов и обобщенных диаграмм связи баланса субстанции произвольного вида. Основное достоинство этого подхода состоит в наглядности представления структуры физико-химических явлений, происходящих в элементарном объеме сплошной среды. Последнее особенно важно при описании сложных ФХС, к которым относятся многофазные многокомпонентные системы, где протекают процессы тепло- и массопереноса совместно с химическими реакциями и явлениями электрической и магнитной природы. [c.182]

Современные теории сплошной среды. Разработка реологических уравнений неиьютоновских жидкостей, которые совмещали бы в себе идеи вязкости и упругости, как раз и является предметом современных теорий сплошной среды. Есть надежда на то, что все многообразие наблюдаемых в экспериментах явлений удастся описать с помощью лишь относительно небольшого числа функций (таких как т](х) в модели обобщенной ньютоновской жидкости) илн констант (таких как т н п в степенном законе). На сегодмяшннй день основные усилия в этой области концентрируются на изучении реологических простых жидкостей, представляющих собой такие материалы, в которых напряжения в каждом элементе зависят лишь от истории его деформации, но, например, не от движения соседних элементов. Такое определение до сих пор представляется достаточно широким, так что к данному классу относятся все неньютоновские жидкости. С точки зрения конкретных приложений это утверждение о напряжениях в простых жидкостях не особенно ценно. Полезные частные формы реологического уравнения можно установить, используя определенные упрощающие предположения или об особенностях рассматриваемого течения, илн о свойствах самого материала. Многие из таких уравнений приведены в [11. [c.170]

Основная особенность рассмотренной в данном разделе математической модели движёния пузыря в псевдоожиженном слое заключается в том, что смесь твердых частиц и ожижающего агента -рассматривается как некоторая сплошная среда, имеющая свойства ньютоновской вязкой жидкости. Это позволяет установить аналогию между задачами о движении газового пузыря в псевдоожиженном слое и-о движении капли вязкой жидкости в другой вязкой жидкости. Однако такой подход применим, строго говоря,, только при малых числах Рейнольдса. [c.183]

При разрушении твердых тел возможны след, виды механич. потерь 1) деформационные потери, обус.ловлен-ные внутренним трением при обратимых и пластич. деформациях, предшествующих разрушению онп особенно велики в вершинах микротрещин, на границах дефектов и в др. местах перенапряжений 2) динамич. потери, обусловленные переходом части упругой энергии деформирования в кинетич. энергию движения стенок растущей трещины и разлетаюгцихся осколков 3) потери вследствие рассеяния упругой энергии межатомных связей при их разрыве. Этот вид потерь обусловлен тем, что разрыву химич. связи предшествует квазистатич. ироцесс ее растяжения, при к-ром значение квазиупругой силы межатомной связи постепенно увеличивается, достигая максимального (разрывного) значения. При разрыве связи атомы, вышедшие на образовавшуюся поверхность, рассеивают избыточную энергию в виде неравновесных тепловых колебаний (фононов). Третий вид потерь локализован у вершин микротрещин на границе перехода от свободной поверхпости к сплошной среде (т. наз. поверхностные потери первые два вида потерь происходят в объеме материала). [c.113]

К конструктивным особенностям рассматриваемого аппарата относится резкое различие в сечениях диспергирующих форсунок и абсорбционного объема скрубберной его части. По этой причине в случае нормального или точнее равномерного их распределения по всей площади куба скорость газа из-за расширения каждой струи уже на незначительном расстоянии от форсунок сильно уменьшается и практически с некоторым приближением можно считать, что у входа в абсорбционный объем она становится во всем сечении постоянной. Скорость же движения вылетающих из форсунок капель, как обладающих более значительной массой, сохраняется в процессе контакта достаточно высокой по всей высоте аппарата. Таким образом, взаимодействие обеих фаз происходит фактически в условиях, когда собственная скорость полета капель V в восходящем потоке выше скорости движения сплошной фазы ы). Частица в таком движении, преодолевая силу сопротивления среды — Я и силу тяжести т , приобретает отрицательное ускоре- [c.57]

Крупные потребители, нанример для сооружений в прибрежном щельфе, иногда предписывают минимальные значения стационарного потенциала или коэффициента аз для алюминиевых протекторов. По определению токоотдачи (выхода по току) протекторных материалов нет единого мнения. Обычно испытание ведется по способу гальваностати-ческой выдержи [33], т. е. с наложением заданного тока в искусственной (модельной) морской воде, или при длительном свободном протекании проточной естественной морской воды [34]. Способы исследований имеют тот недостаток, что образцы протекторов приходится вытачивать из сплошного материала. В таком случае остается неучтенным влияние литейной корки, поведение которой (в особенности у алюминиевых протекторов) может существенно отличаться от поведения материала сердцевины. Наряду с вопросом о воспроизводимости свойств материала образца встает вопрос и о способе проведения испытания, т. е. о выборе числа протекторов и их расположения в сосуде для испытаний. В частности, не исключено, что распределение тока и движение или обмен среды могут влиять на поляризацию. Поэтому при современном уровне исследований в любом случае можно получить только сравнительные показатели, которые нельзя приравнивать к показателям, получаемым в практических условиях. В общем пока еще не имеется обязательных инструкций по испытаниям. [c.196]