ПЕРЕНОС КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ Вязкость в механизм переноса количества движения

Как уже отмечалось, коэффициент вязкости зависит от температуры, но практически не зависит от давления. С ростом температуры вязкость газов увеличивается, а вязкость жидкости уменьшается. Подобное различие объясняется различными механизмами переноса количествами движения в газе и в жидкости. В газе молекулы находятся относительно далеко друг от друга и характеризуются средней длиной свободного пробега молекул I. Поэтому в газе [c.48]

Необходимо отметить, что вязкость различных жидкостей при температуре окружающей среды колеблется в очень щироких пределах от 10 до пз [17], тогда как теплопроводность органических жидкостей изменяется (в зависимости от рода жидкости) не более чем в 5 раз. Из этого можно сделать вывод, что механизмы переноса количества движения и энергии различны. [c.413]

Эти три явления аналогичны, все они связаны с переносом какой-либо величины вязкость—с переносом количества движения, диффузия—массы и теплопроводность—тепловой энергии, причем перенос ее из одной части газа в другую происходит до тех пор, пока данная величина не распределится равномерно по всему объему. Эти процессы необратимы они ведут к выравниванию плотностей, температур и скоростей, к достижению равновесного состояния, отвечающего минимуму свободной энергии или максимуму энтропии. С точки зрения кинетической теории механизм всех трех процессов весьма схож, похожи и уравнения, определяющие их. [c.3]

ВЯЗКОСТЬ II МЕХАНИЗМ ПЕРЕНОСА КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ [c.23]

Вязкость разреженных газов была широко изучена как экспериментально, так и теоретически. Простейший механизм переноса количества движения, основанный на молекулярно-кинетической теории, позволяет вывести теоретическое уравнение для расчета динамической вязкости. [c.34]

В действительности, описанная картина слишком упрощена, поскольку хаотическое движение охватывает не все пространство внутри трубы. В центре трубы пульсации скорости почти полностью хаотичны. Однако в непосредственной близости от стенки масштаб пульсаций в осевом направлении значительно превышает соответствующей масштаб в радиальном направлении, а на самой стенке все пульсации обращаются в нуль. Отсюда с очевидностью следует, что физические свойства турбулентного потока должны претерпевать заметные изменения вдоль радиуса трубы. Хотя эти изменения происходят непрерывно, принято считать, что турбулентный поток в трубе включает три зоны 1) ламинарный подслой, в котором поле скоростей подчиняется закону вязкости Ньютона 2) буферную зону, где ламинарный и турбулентный механизмы переноса количества движения сравнимы между собой 3) область полностью развитой турбулентности, в которой чисто ламинарные эффекты практически не сказываются на характере течения. [c.147]

Условие 1 допускает другую форму представления, более удобную для анализа. Средняя длина свободного пробега / может быть выражена через величины макроскопической природы, которыми характеризуются свойства газа, существенные для явлений переноса (коэффициенты вязкости, теплопроводности, диффузии). Если, например, выбрать в качестве макроскопического свойства вязкость и рассмотреть микрофизический механизм переноса количества движения, которым обусловлено это свойство, то связь между длиной пробега и динамическим коэффициентом вязкости определится с помощью следующих очевидных газокинетических соображений. [c.69]

При турбулентном режиме перенос количества движения и энергии происходит не только по описанному молекулярному механизму, но главным образом за счет переноса макроколичеств жидкости из более быстрых частей потока в более медленные и наоборот. Такой механизм подобен рассмотренному механизму молекулярной вязкости с той разницей, что вместо микрочастиц перенос количества движения осуществляется макрочастицами, в результате чего в жидкости возникает дополнительное трение. Подобно тому как при ламинарном режиме движения трение в жидкости связывают с молекулярной вязкостью, при турбулентном режиме его характеризуют турбулентной вязкостью. Для турбулентного режима движения жидкости формула (I. 132) записывается в виде [c.57]

Как указывалось выше, механизм молекулярной вязкости состоит в переносе количества движения в потоке жидкости за счет теплового движения молекул. Механизм турбулентной вязкости заключается в переносе количества движения не отдельными молекулами, а комками жидкости, участвующими в турбулентных пульсациях. Молекулы переносят импульс (количество движения) со скоростью их теплового движения на длину свободного пробега, турбулентные же пульсации переносят количество движения со скоростью этих пульсаций на значительно большее расстояние, равное длине пути смешения. В связи с этим диссипация энергии в турбулентных пульсациях значительно превышает диссипацию энергии, обусловленную молекулярной вязкостью. [c.111]

Теперь обратимся к переносу количества движения. Молекулярный механизм переноса количества движения называется вязким трением, или вязкостью. [c.92]

При наличии диссоциации уже нельзя считать, что входящее в выражение числа Прандтля Рг = хс /Х отношение х/Х не зависит от температуры и давления. Равновесно диссоциированный газ представляет собой смесь диссоциированных и недиссоциированных молекул так что, несмотря на общность механизма молекулярного переноса количества движения (вязкость) и кинетической энергии (теплопроводность), отношение соот- [c.406]

Как известно, сам механизм турбулентного трения можно трактовать в форме переноса количества движения из одного слоя жидкости в другой, движущийся с иной скоростью, точнее как обмен количествами движения между этими слоями, из которых один движется с большей, а другой с меньшей осредненной скоростью. В гл. IV мы познакомимся с аналогичным обменом между слоями морской воды, происходящим благодаря наличию турбулентности, но это будет не обмен количествами движения, а обмен теплом, солями, газами или иными веществами, содержащимися в море — и притом в различных количествах, в различных концентрациях, В этой главе, посвященной морским течениям, будем исследовать лишь узкий круг явлений турбулентного характера, создающих именно то, что называется турбулентной вязкостью, или внутренним турбулентным трением. При изложении вопроса ограничимся пока лишь теми представлениями, которые были введены в гидродинамику Л. Прандтлем и Т. Карманом [50]. [c.147]

Местная величина этой выталкивающей силы зависит от местной температуры и (или) концентрации. Эта сила записывается как результат уравновешивания инерционных сил н сил вязкости. Справедливо также уравнение неразрывности. Уравнение энергии учитывает наряду с другими видами энергии диффузионный и конвективный перенос тепловой энергии. Наконец, для каждого химического компонента существует уравнение баланса диффузии, конвекции и производства или исчезновения данного компонента в результате химических реакций. Поскольку уравнения теплового и химического переноса вещества зависят от и С, они не разделяются, а входят совместно в последнее уравнение баланса сил и количества движения в виде члена В. Это главный источник сложности механизмов, управляющих течениями, вызванными выталкивающей силой. Такие же трудности возникают и в других случаях, в которых сила зависит от местной плотности, например во вращающемся объеме жидкости. [c.28]

Все три кинетических коэффициента, или коэффициента переноса, а, В и V, имеют одинаковую размерность —см ]сек. Для газов, где механизм переноса всех трех величин —тепла, вещества и количества движения — одинаков и связан с тепловым движением молекул, все три коэффициента а, В, V но численному значению — одного порядка. В случае жидкостей коэффициент кинематической вязкости может быть гораздо больше коэффициентов температуропроводности и, в особенности, диффузии. [c.27]

В предыдущих главах было показано, что на основе статистической механики могут быть рассчитаны термодинамические функции идеальных гааов и охарактеризованы химические и фазовые равновесия. Статистическая механика позволяет также рассчитьвать скорости различных процессов. Наиболее простыми являются процессы переноса. Если в теле какое-либо свойство неодинаково в различных местах, то начинается процесс выравнивания этого свойства, перенос его от мест с большим значением к местам с меньшим. Если температура неодинакова, начинается перенос тепла (теплопроводность) если неодинакова концеиграция, начинается перенос компонента (диффузия) если различные части тела имеют различную макроскопическую скорость, начинается перенос количества движения (вязкость). Физический механизм переноса в газах, жидкостях и твердых телах различен. [c.184]

Гелий-11 обладает, как это было замечено, очень малой вязкостью. Если заставлять колебаться в нем цилиндр и измерять его затухания, то обнаруживается, что затухания очень малые, и вязкость оказывается порядка 10 пуазов, т. е. приближается к вязкости газа. Далее, было установлено, что гелий в очень узких капиллярах обладает исключительно большой теплопроводностью. Противоречие- этих двух фактов (теоретически казалось, что в обоих случаях имеется механизм переноса количества движенхш) дало мне возможность предположить, что тот механизм теплопроводности, который предполагали для жидкого гелия-П, т. е. обычная теплопроводность, не настоящий механизм теплопроводности гелия, а механизм кажущийся. На самом деле можно было думать, что происходит конвекция, и гелий-П обладает исключительно большой текучестью. Те же эксперименты, которые были произведены с колебаниями цилиндров, являются ошибочными, потому что не было учтено, вихревое движение. Действительно, если рассмотреть результаты канадских авторов, то числа Рейнольдса у них были высоки, и движение было вихревое. [c.8]

Работы Френкеля [1], Андраде [2] и других показали, что в механизме вязкости жидкостей существенную роль играет передача количества движения молекулами, колеблющимися около некоторых положений равновесия, которые время от времени смещаются в пространстве. Отвлекаясь от рассмотрения деталей того процесса, в отношении которых разными авторами делаются разные предположения, следует признать, что при таком толковании вязкость жидкостей в сущности сводится к переносу количества движения некоторыми колебаниями от одних молекулярных слоев к другим, находящимся в состоянии относительного движения. Таким образом, мы приходим к идее обмена количеством движения между слоями молекул жидкости при посредстве волн, соответствующих беспорядочным тепловым колебаниям молекул жидкости. Следует отметить, что в принципе этот механизм вязкости может включить в себя также и передачу количества движения, обусловленную поступательными движенжя ями молекул. Действительно, Джинс [3] показал, что в случае газа беспорядочные поступательные движения молекул могут быть также представлены в виде системы волн, наименьшая длина которых порядка среднего расстояния между молекулами. Поэтому тепловые движения молекул жидкости как поступательные, так и колебательные можно интерпретировать в виде некоторой системы волн, а вязкость жидкости как передачу количества движения этими волнами. [c.35]

Аналогия между переносом массы, тепла и механической энергии (количества движения). Сопоставляя рис. УП-8 и Х-5, можно заметить принципиальное сходство между профилями изменения скоростей, температур и концентраций. Это указывает на то, что в определенных условиях существует аналогия между механизмами переноса массы, тепла и механической энергии. В ядре турбулентного потока, движущегося внутри трубы (канала), при перемешивании под действием турбулентных пульсаций происходит выравнивание скоростей частиц, а в процессах тепло- и массопереноса — выравнивание соответственно температур и концентраций. В пределах же пограничного подслоя, где действие турбулентных пульсаций становится пренебрежимо малым, наблщается резкое падение скоростей, а также температур и концентраций. При этом в общем случае толщины гидродинамического, теплового и диффузионного пограничных подслоев не одинаковы. Их толщины совпадают, когда равны величины кинематической вязкости м, коэффициента температуропроводности а и коэффициента молекулярной диффузии О. Как известно, значениям V, а и О пропорциональны соответствен- о количества переносимых массы, тепла и механической энергии в пограничном слое. Таким образом, аналогия между указанными процессами соблюдается при условии, что N=0=0. [c.426]

Теплоперенос (теплоотдача) при вынужденной конвекции (качественное рассмотрение). Еще раз напомним, что для расчета тепиообменного устройства и температурного поля Т х, у, z, t) в каком-то объекте необходимо знать коэффициент теплоотдачи а при известных средних значениях температуры среды Тс и теплообменной поверхности Тст- Напомним также качественную гидроаэродинамическую обстановку около теплообменной поверхности, вдоль которой движется сплошной поток теплоносителя. Сплошной потенциальный поток жидкости (газа) набегает на пластину или входит в трубу при 1 = 0. Из условия прилипания молекул потока к стенке при у = О скорость потока нулевая и постепенно увеличивается при у > 0. Меньшие скорости движения потока около пластины обусловлены превосходством сил вязкости ( V Ж) над инерционными силами p[WV)W). Здесь реализуется ламинарный режим течения, т. е. при малом критерии Re = Wdjv. Переноса количества движения, массы, тепла ортогонально пластине (по оси у) практически нет, а если и есть, то очень слабым молекулярным механизмом. [c.280]

Один из возможных подходов к пониманию особенностей поведения вязкости жидкостей упомянут в /34, 82/. Он заключается в рассмотрении переноса тангенциального количества движения в жидкости механизмом флуктуационных сдвиговых движений, которые в области самых высоких частот спекура этих движений представляют собой сдвиговые гиперакустические волны, аналогичные поперечным фононам в твердом тепе. На пути анализа такого коллективного механизма переноса получаются соотношения, связывающие вязкость со скоростью гиперзвука ц . Одао из них имеет вид [c.60]

Отметихм, что значение ц при комнатной температуре для воды равно примерно 1 сП и около 0,02 сП для воздуха. Для газов, плотность которых невелика, динамическая вязкость увеличивается с ростом температуры, тогда как для капельных жидкостей она обычно уменьшается с возрастанием температуры. Это различие в температурной зависимости обсуждается в разделах 1.4 и 1.5. Здесь же следует только упомянуть, что в газах (где молекулы пролетают значительное расстояние прежде, чем столкнуться друг с другом) количество движения переносится главным образом в результате свободного перемещения молекул. В жидкостях (в которых молекулы проходят весьма короткие расстояния между соударениями) основной механизм переноса количества движения связан с соударением молекул. [c.26]

Рассмотрим динамическое взаимодействие между двумя смежными элементами жидкости. Если элехменты неподвижны относительно друг друга, то взаимодействие между ними может осуществляться только в форме сил, нормальных к плоскости, их разделяющей (соответственно, в форме нормального давления). В этих условиях идеализация свойств жидкости никак не проявляется. Если же скорости движения в направлении, параллельном плоскости раздела, не равны между собой, характер взаимодействия усложняется. Возникает обмен количеством движения между элементами (перенос количества движения через поверхность раздела в сторону уменьшения скорости), и этот эффект проявляется как действие тангенциальных сил (соответственно, касательного напряжения) в плоскости раздела. Существование в движущейся жидкости тангенциальных сил, отличных от нуля, является очевидным свидетельством ее способности в какой-то мере -противостоять изменению формы. Это свойство жидкости, обусловленное действием молекулярного механизма, называется вязкостью, а силы, им вызванные, — вязкостными силами, или силами внутреннего трения. [c.14]