 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Краткая теория работы
Состояние газа характеризуют основными параметрами: давлением P, температурой Т и объёмом V. Состояние вещества называется равновесным, если все его элементарные объемы имеют одинаковые параметры.
 |
При выводе вещества из состояния равновесия, возникают явления, стремящиеся вернуть его в прежнее или новое состояния равновесия. В основе этих явлений лежит один и тот же молекулярный механизм – тепловое поступательное движение молекул, которые переносят массу (диффузия), энергию (теплопроводность), и импульс (внутреннее трение).
Рассмотрим явление переноса импульса – внутреннее трение.
При изменении скорости U в потоке газа или жидкости вдоль координаты y на границе между двумя смежными слоями действуют сила внутреннего трения Fтр, величина которой при ламинарном режиме течения определяется по закону вязкостного трения Ньютона:
Fтр = η 
S, (1)
где h - динамическая вязкость (коэффициент внутреннего трения), Па×с;
– градиент скорости, т.е. производная в направлении внешней нормали (ось у) к поверхности слоя;
S – величина площади поверхности слоя, по которой действует сила Fтр .
Рассмотрим два слоя движущихся со скоростями U1 и U2 и находящихся от площади S на расстоянии средней длины свободного пробега молекул 
(среднее расстояние , которое проходит молекула при тепловом поступательном движении между двумя последовательными столкновениями). За единицу времени через поверхность S в направлении оси y из одного слоя в другой пройдёт количество молекул, равное
N = 
n 
S, 
где n – концентрация молекул, м–3;
- средняя скорость теплового движения молекул.
Умножив это количество молекул на импульс одной молекулы слоя, т.е. на m 0 U, получим импульс движущихся слоёв газа. В итоге импульс более быстро движущегося слоя (со скоростью U2) убывает, а более медленно движущегося (со скоростью U1) – возрастает.
Поток импульса через поверхность S на границе слоев
= Nm 0 (U1– U2) = 
n S m 0(U1 – U2),
где n∙m0 = ρ – плотность газа.
Выражая разность скоростей слоёв через градиент скорости
U1 – U2 = – 
2 ,
получим
= – 
ρ 
S (2)
Согласно второму закону Ньютона сила трения равна производной импульса по времени
= – Fтр, (3)
где Fтр – сила трения, возникающая между слоями, движущимися с разными скоростями.
Знак минус в уравнении обусловлен тем, что импульс «течет» в направлении убывании скорости U.
Поиск по сайту: