2014-02-09
680
Существуют два режима течения жидкостей. Течение называется ламинарным (слоистым) если жидкость как бы разделяется на слои, которые скользят относительно друг друга, не перемешиваясь. Если в ламинарный поток ввести подкрашенную струйку, то она сохраняется, не размываясь по всей длине потока, так как частицы жидкости в ламинарном потоке не переходят из одного слоя в другой.
Ламинарное течение стационарно. При увеличении скорости или поперечных размеров потока характер течения изменяется. Возникает энергичное перемешивание жидкости. При турбулентном течении скорость частиц в каждом месте все время изменяется беспорядочном образом – течение нестационарно. Если в турбулентный поток ввести окрашенную струйку, то уже на небольшом расстоянии от места ее введения окрашенная жидкость равномерно распределяется по всему сечению потоко.
4. Силы сопротивления при движении тел в жидкостях.
Закон Стокса. Число Рейнольдса.
При движении тел в жидкостях возникают силы сопротивления: это сила трения тела о жидкость и сила сопротивления, возникающая из-за разности давлений жидкости впереди и сзади движущегося тела. Согласно эмпирическому закону Стокса, сила трения 
тела о жидкость пропорциональная скорости движения тела 
, вязкости жидкости 
и линейным размерам тела. Сила трения зависит также от формы тела
,
- линейный размер тела, 
- коэффициент формы тела. Для шарика 
, и сила трения
.
При малых скоростях силы сопротивления обусловлены практически силами трения. В этом случае слои жидкости не перемешиваются и линии тока имеют вид как на рис.9.
|
| Рис.9. |
Движение будет ламинарным.
При увеличении скорости характер обтекания меняется. Позади тела образуются завихрения, и начинается перемешивание слоев жидкости. Характер движения становится турбулентным (рис.10).
|
| Рис.10 |
В этом случае возникают различные давления в жидкости в точках 1 и 2.Из уравнения Бернулли следует, что 
, и 
. Разность этих давлений обуславливает дополнительную силу
- площадь поперечного сечения тела, 
. Из уравнения Бернулли 
. Теперь
.
Критерием перехода движения жидкости из ламинарного в турбулентное служит равенство сил 
. Скорость тела, при которой это равенство выполняется, называется критической, 
.
или
- критическое число Рейнольдса.
Отношение 
называется числом Рейнольдса.
Вычисление числа Рейнольдса позволяет определить характер обтекания тела жидкостью. Если 
больше критического, то характер обтекания турбулентный, если меньше – ламинарный. Это важно знать при конструировании судов. Для определения формы подводной части судна по критическому числу Рейнольдса. Можно заранее определить критическую скорость , то есть скорость, больше которой силы сопротивления начинают резко возрастать.
Лекция 11
Физические основы молекулярно-кинетической теории газов.
