4: Потік в каналах
- Page ID
- 37934
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Цей розділ присвячений двом найважливішим аспектам канального потоку: граничний опір потоку та швидкісна структура потоку. Дискусія побудована навколо двох еталонних випадків: стійкий рівномірний потік у круговій трубі та стійкий рівномірний потік вниз по похилій площині. Потік у круговій трубі явно має велике практичне та інженерне значення, і йому надається багато місця в підручниках з гідродинаміки. Стік вниз по площині є більш актуальним для природних установок земної поверхні (листові повені приходять на думку), і це служить хорошим орієнтиром для річкових потоків.
- 4.1: Вступ до потоку в каналах
- Потоки в каналах або каналах представляють інтерес у науці, техніці та повсякденному житті. Потоки в закритих трубопроводах або каналах, як труби або повітроводи, повністю стикаються з жорсткими кордонами.
- 4.2: Ламінарний потік вниз по похилій площині
- Ми застосовуємо другий закон Ньютона до стійкого і рівномірного потоку вниз по похилій площині; стратегія полягає в тому, щоб подивитися на блок потоку, обмежений уявними площинами, нормальними до дна, з одиницею ширини поперечного потоку та одиницею протяжності потоку. Такий блок рідини, як кажуть, є «вільним тілом». Оскільки потік вважається стійким і рівномірним, всі сили в потоковому напрямку, які чиниться на рідину у вільному тілі в будь-який момент часу, повинні складатися до нуля.
- 4.3: Турбулентний потік в каналах - вихідний матеріал
- Якщо ви проводили експерименти з потоками труб і потоками каналів при дуже низьких числах Рейнольдса, перед переходом до турбулентного потоку ви знайдете прекрасну згоду між теорією та спостереженням - те, що завжди задовольняє як теоретика, так і для експериментатора. Але для бурхливих потоків, що є ситуацією в більшості потоків, що представляють практичний інтерес, історія інша.
- 4.4: Турбулентне напруження зсуву
- Якщо матеріал або властивість, пасивно пов'язані з рідиною, в середньому нерівномірно розподілені - якщо його середнє значення змінюється в напрямку, нормальному до середнього руху - то збалансований турбулентний перенесення рідини через площини викликає дифузійний транспорт або «потік» цієї властивості, як правило, згадується як потік, в бік зменшення середнього значення. Такий вид транспорту називається турбулентною дифузією.
- 4.5: Структура турбулентних граничних шарів
- У наступному розділі наведено деякі найважливіші факти та спостереження щодо турбулентної структури турбулентних граничних шарів — при стійкому рівномірному течії по площині як еталонний випадок, але відмінності між цим та іншими видами граничного шару течії полягають лише в незначних деталах, а не в важливих. ефекти.
- 4.6: Опір потоку
- Цей розділ враховує те, що відомо про взаємні сили, що діють між турбулентним потоком і його твердою межею. Ви вже бачили, що потік реальної рідини повз тверду межу чинить силу на цій межі, і межа повинна надавати рівну і протилежну силу на текучу рідину. Таким чином, неважливо, чи думаєте ви з точки зору опору потоку або перетягування на межі.
- 4.7: Профілі швидкості
- Ви вже бачили, що профіль середньочасової локальної швидкості рідини від дна до поверхні в турбулентному потоці вниз по площині набагато тупий на більшій частині глибини потоку, ніж відповідний параболічний профіль для ламінарного потоку. Це місце для посилення та кількісної оцінки обробки профілів швидкостей у турбулентних потоках граничного шару.