Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
В.И. Попков - Механика жидкости и газа. Основные понятия, формулы и определения.doc
Скачиваний:
105
Добавлен:
18.03.2016
Размер:
5.06 Mб
Скачать

Струя – 1). Часть жидкости, ограниченная по-верхностью траекторий, проведенных через каждую точку замкнутого контура, проведенного в жидкости. При стационарном течении струя совпадает с трубкой тока.

2). Форма течения жидкости, при которой жидкость (газ) течет в окружающем пространстве, заполненном жидкостью (газом) с отличающимися от струи параметрами. В приближенной модели течения идеальной жидкости граница струи является поверхностью тангенциального разрыва, и вещество струи не смешивается с веществом окружающего пространства. В реальных течениях ввиду неустойчивости тангенциального разрыва между струей и окружающим её внешним пространством возникает слой вязкого перемешивания, в котором все параметры течения изменяются непрерывно от соответствующих струе до соответствующих окружающему внешнему пространству.

Сублимация (возгонка) – переход вещества из твердого агрегатного состояния в газообразное.

Т

Текучесть – свойство жидкостей и газов вязко деформироваться под действием напряжений; проявляется при любых напряжениях, характеризуется величиной, обратной вязкости. У газов механизм текучести связан с переносом импульса из тех слоёв, где имеется преобладающее движение молекул газа в направлении течения, к слоям, у которых это движение меньше. У жидкостей механизм текучести представляет собой преобладающую диффузию в направлении действия напряжений.

Температура – физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. В состоянии термодинамического равновесия все тела, образующие систему, имеют одинаковую температуру. Если изолированная система не находится в равновесии, то с течением времени температуры всех тел выравниваются – наступает термодинамическое равновесие (первый постулат, или нулевое начало термодинамики). В равновесных условиях температура пропорциональна средней кинетической энергии Е поступательного движения частиц тела: Е , где – постоянная Больцмана. Для измерения температуры выбирается некоторый термодинамический параметр термометрического вещества. Изменение этого параметра однозначно связывается с изменением температуры. В термодинамике температура определяется как производная от внутренней энергии по энтропии : Такая температура всегда положительна, и её называют абсолютной температурой. За единицу температуры в СИ принят кельвин (К).

Температура кипения – температура равновесного перехода жидкости в пар при постоянном внешнем давлении (фазовый переход 1-го рода).

Температура плавления – температура равновесного перехода кристаллического (твёрдого) вещества в жидкость при постоянном внешнем давлении (фазовый переход 1-го рода).

Тензор напряжений – симметричный тензор 2-го ранга, состоящий из девяти величин, представляющих напряжения в произвольной точке жидкости или газа, характеризует напряженное состояние среды в этой точке:

P = .

Компоненты тензора , стоящие по главной диагонали, представляют собой нормальные напряжения; а компоненты =представляютсобой касательные напря-жения в точке. Для определения тензора напряжений достаточно знать шесть скалярных величин. Если в жидкости отсутствуют касательные напряжения,где- давление в точке.

Тензор скоростей деформаций – симметричный тензор второго ранга, определяется таблицей.

Компоненты тензора представляют собой скорости относительных линейных деформаций жидких отрезков в направлении соответствующих координатных осей, а компоненты– скорости угловых деформаций (деформации сдвига) жидкой частицы в соответствующих координатных плоскостях.

Теорема Гельмгольца (первая) – См. основная теорема кинематики жидкости.

Теорема Гельмгольца (вторая): поток вектора вихря скорости через произвольное сечение вихревой трубки в данный момент времени одинаков вдоль всей трубки: Эту величину принимают за количественную характеристику вихревого движения и называют интенсивностью или напряжённостью вихревой трубки .

Теоре́ма Жуко́вского — теорема о подъёмной силе, действующей на тело, обтекаемое плоскопараллельным потоком идеальной несжимаемой жидкости или газа:

Подъемная сила крыла бесконечного размаха равна произведению плотности газа (жидкости), скорости газа (жидкости), циркуляции скорости потока и длины выделенного отрезка крыла. Направление действия подъемной силы получается поворотом вектора скорости набегающего потока на прямой угол против циркуляции:

F =ρc Г, где

F — подъёмная сила,

ρ — плотность жидкости,

c — скорость потока жидкости на бесконечности,

Г — циркуляция скорости (вектор направлен перпендикулярно плоскости профиля, направление вектора зависит от направления циркуляции),

—длина отрезка крыла (перпендикулярно плос-кости профиля).

Физически возникновение циркуляции связано с наличием вязкости и образованием вихрей при обтекании тела реальной жидкостью. Жуковский ввёл в идеальной жидкости условный, присоединённый к твёрдому телу вихрь, интенсивность которого равна циркуляции Г по замкнутому контуру, окружающему обтекаемый профиль. Величина Г может быть найдена на основании постулата Чаплыгина – Жуковского. Теорема Жуковского легла в основу теории крыла и гребного винта. С помощью теоремы Жуковского можно вычислить подъёмную силу крыла конечного размаха, тягу гребного винта, силу давления на лопатку турбины или компрессора и др.

Теорема Нернста (третье начало термодинамики) – теорема термодинамики, согласно которой энтропия любой системы стремится к конечному пределу, не зависящему от давления, плотности или фазы, при стремлении температуры к абсолютному нулю (формулировка Нернста).

М.Планк сформулировал третье начало термодинамики следующим образом: при стремлении абсолютной температуры к нулю энтропия любого тела стремится к нулю.

Другая эквивалентная формулировка: при помощи конечной последовательности термодинамических процессов нельзя достичь температуры, равной абсолютному нулю.

Теория подобия – учение об условиях подобия физических явлений. Опирается на учение о размерности физических величин и служит основой моделирования. Предметом теории подобия является установление критериев подобия физических явлений и изучение с помощью этих критериев свойств самих явлений.

Физические явления, процессы или системы подобны, если в сходственные моменты времени в сходственных точках пространства значения величин, характеризующих состояние одной системы, пропорциональны соответствующим величинам другой системы. Гидромеханическое явление определяется полями характеризующих его физических величин При подобии явлений (систем) поля соответствующих параметров двух систем подобны в пространстве и во времени.

В основе теории подобия лежат следующие теоремы:

Теорема 1. Для подобных явлений можно составить безразмерные сочетания параметров, имеющих одинаковые значения в сравниваемых явлениях.

Эти сочетания параметров называются критериями подобия.

Теорема 2 (π -теорема). Всякое уравне-ние, описывающее какой-либо физический процесс и записанное размерным образом в определенной системе единиц, можно преобразовать в безразмерное уравнение, состоящее из критериев подобия π.

Пусть в уравнение входит m величин и пусть k из них независимы друг от друга. Тогда полученное уравнение для независимых критериев будет иметь вид f1, π2, …. πm-k) = 0. Если его разрешить относительно критерия π1 = Ф(π2, π3,…. πm-k), то отсюда видно, что из всевозможно составленных критериев подобия независимыми будут только mk – 1 критериев.

Теорема 3. Подобие процессов осуществляется при пропорциональности всех сходственных в них параметров и при равенстве mk – 1 критериев подобия, определенных согласно теореме 2.

Если в рассматриваемых физических явлениях или системах существует равенство не всех, а лишь некоторых независимых критериев подобия, то говорят о неполном, или частичном, подобии. При этом важно, чтобы влияние критериев, равенство которых не соблюдается, было незначительно или малосущественно на протекание рассматриваемых физических процессов. – (См. Моделирование, Критерии подобия).

Теплоёмкость – количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании на 1 градус (1˚ С или 1К). Теплоёмкость единицы массы вещества называется удельной теплоёмкостью (единица измерения Дж/(кг∙К)), теплоёмкость 1 моля вещества называется молярной (единица измерения Дж/(моль∙К)). Количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании, и теплоёмкость тела зависят от способа нагревания. Различают теплоёмкость при постоянном объёме и теплоёмкость при постоянном давлении , если в процессе нагревания поддерживаются постоянными соответственно объём тела или давление. Для идеальных газов разность молярных теплоёмкостей где =8,31 Дж/(моль∙К) – универсальная газовая постоянная. У жидкостей и твёрдых тел разница между и сравнительно мала. Молярная теплоёмкость идеального газа где – число степеней свободы молекулы.

Теплообмен – самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты, обусловленный градиентом температуры. Различают следующие виды теплообмена: теплопроводность, конвекция, лучистый теплообмен, теплообмен при фазовых превращениях.

Теплопроводность – один из видов переноса теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию температуры. При теплопроводности перенос энергии осуществляется в результате непосредственной передачи энергии от частиц (молекул, атомов), обладающих большей энергией, частицам с меньшей энергией. Основной закон теплопроводности – закон Фурье: плотность теплового потока (количество теплоты, которое переносится в единицу времени через единицу площади) прямо пропорциональна градиенту температуры : , где – коэффициент теплопроводности. зависит от агрегатного состояния вещества, его атомно-молекулярного строения, температуры, давления и т.д. Для идеального газа где – плотность газа, – удельная теплоёмкость при постоянном объёме, – средняя арифметическая скорость движения молекул, – средняя длина свободного пробега.

Теплота - форма проявления внутренней энергии тела без совершения работы. Теплота может быть преобразована в другие виды энергии.

Теплота фазового перехода – количество теплоты, которое нужно сообщить веществу (или отвести от него) при равновесном изобарно-изотермическом переходе вещества из одной фазы в другую (фазовом переходе 1-го рода - кипении, плавлении, кристаллизации, полиморфном превращении и т.п.). Существование теплоты фазового перехода физически обусловлено различием энергии связи вещества в соответствующих фазах. Различают удельную и молярную теплоту фазового перехода, отнесённые соответственно к 1 кг и 1 молю вещества. Для фазовых переходов 2-го рода теплота фазового перехода равна нулю.

Термодинамика – наука о наиболее общих свойствах макроскопических тел. В термодинамике изучаются макроскопические системы, состоящие из большого числа частиц, причём исследуются наиболее общие свойства таких систем, для описания которых не требуется привлечения микроскопических характеристик системы. Равновесное состояние термодинамической системы однозначно определяется несколькими термодинамическими параметрами (См. Параметры состояния). Три начала термодинамики являются основой, на которой строится её теоретический аппарат (См. Первое начало термодинамики, Второе начало термодинамики, теорема Нёрнста).

Термодинамическая система - совокупность физических тел, которые могут взаимодействовать между собой и с другими телами (внешней средой) - обмениваться с ними энергией и веществом. Термодинамическая система состоит из столь большого числа структурных частиц (атомов, молекул), что ее состояние можно характеризовать макроскопическими параметрами: давлением, плотностью, концентрацией веществ, образующих термодинамическую систему и др. Термодинамическая система находится в равновесии, если параметры системы с течением времени не меняются и в системе нет каких-либо стационарных потоков (вещества, теплоты и др.). Для равновесных систем вводится понятие температуры как параметра состояния, имеющего одинаковое значение для всех макроскопических частей системы. Число независимых параметров состояния равно числу степеней свободы термодинамической системы, остальные параметры могут быть выражены через независимые с помощью уравнения состояния. В термодинамике рассматривают следующие виды термодинамических систем: закрытые – не обмениваются веществом с другими системами; открытые – обмениваются веществом и энергией с другими системами; адиабатные – отсутствует теплообмен с другими системами; изолированные – не обмениваются с другими системами ни энергией, ни веществом. Для термодинамических систем выполняются законы термодинамики.