- •Глава 1 общие вопросы аэрогазодинамики
- •Аэродинамика и ее задачи
- •Исторический экскурс
- •Основные методы и постулаты аэрогазодинамики
- •Гипотеза сплошности среды. Идеальная и реальная жидкости
- •Уравнение состояния
- •Основные свойства жидкостей и газов
- •Сжимаемость
- •Влияние температуры на вязкость
- •Коэффициенты теплопроводности некоторых веществ
- •Параметры состояния газа
- •Критерии вязкости и сжимаемости
- •Полная аэродинамическая сила и момент
- •Системы координат, применяющиеся в аэродинамике
- •Компоненты аэродинамической силы и момента в связанной и скоростной системах координат. Угол атаки и угол скольжения
- •Международная стандартная атмосфера
- •Контрольные вопросы и задания
Влияние температуры на вязкость
Температура |
Вязкость |
|
Капельные жидкости |
Газы |
|
Увеличивается () |
Уменьшается () |
Увеличивается () |
Уменьшается () |
Увеличивается () |
Уменьшается () |
Наряду с коэффициентом динамической вязкости широко используется и другая характеристика вязкости среды – так называемый коэффициент кинематической вязкости . Свое название этот коэффициент получил потому, что в его размерности фигурируют только кинематические единицы. Коэффициенты вязкости и связаны простым соотношением:
(1.2)
Можно сказать, что коэффициент кинематической вязкости характеризует ускорение частиц, вызванное силами вязкости.
Из кинетической теории газов следует, что . Следовательно, на величину оказывают влияние и температура газа, и его давление, т. е. .
Приведем некоторые формулы для расчета коэффициента динамической вязкости:
1. Формула Сатерленда:
, (1.3)
где – значение коэффициента динамической вязкости при температуре , (Н с / м 2); – постоянная Сатерленда (для воздуха ).
2. Приближенная формула, которая используется довольно часто:
, (1.4)
где при температурах, близких к нормальной (для воздуха при ).
3. Формула Кузнецова (Н с/м2), в которой температура берется по шкале Цельсия.
Теплопроводность
Процесс теплопроводности в газе, так же как и происхождение сил вязкости, связан с молекулярным строением газа.
Вследствие диффузии молекул между слоями жидкости происходит не только перенос количества движения, но и перенос энергии, т. е. передача тепла за счет теплопроводности.
Количество тепла, которое проходит в единицу времени вследствие теплопроводности сквозь единичную площадку соприкосновения двух тел, выражается законом Фурье, вид которого аналогичен закону Ньютона для вязкостного трения (пригоден для ламинарного течения):
(1.5)
где – коэффициент теплопроводности, – температурный градиент по нормали к площадке.
Примечание: знак «минус» в формуле (1.5) связан с разной ориентацией векторов теплового потока и градиента температуры: теплота распространяется в сторону убывающих температур, тогда как производная положительна в направлении возрастающих температур.
Суждения о порядке величины коэффициента теплопроводности для твердых, жидких и газообразных веществ позволяют сделать некоторые выборочные данные, приведенные для комнатной температуры (табл. 1.2). Наихудшими проводниками тепла являются газы, а капельные жидкости имеют на порядок выше. Однако специальные теплоизолирующие материалы имеют достаточно низкую теплопроводность, обусловленную их структурой, включающей в себя свободные объемы, заполненные воздухом. Следует отметить, что величины для газовых смесей приходится находить опытным путем, так как правила аддитивности здесь дают результат с большими ошибками.
Таблица 1.2