Н.А. Слёзкин - Динамика вязкой несжимаемой жидкости (1161662), страница 6
Текст из файла (страница 6)
!. вввдкнив Особой датой в развитии гидродинамики вязкой жидкости является 1883 г. в связи с появлением работ Н. П. Петрова по теории смазки и О. Рейнольдса по теории турбулентности. Применение колЕсных повозок, блоков и других приспособлений с вращением отдельных деталей вынуждало с давних пор к использованию смазки, т. е. к замене сухого трения между двумя соприкасающимися поверхностями жидкостным трением.
Заслуга выдающегося русского учвного и инженера Н. Л. Петрова и закяючается в том, что он впервые обратил внимание на эту технически важную проблему, привлвк к ее разрешению основную гипотезу о вязкости жилкости, дал всесторонний анализ полной возможности применения этой гипотезы к течению жидкости в смазочнои слое, дал строгое решение залачи для случая кругового движения частиц жидкости с учетом вне!нних трений и провел огромное количество целеустремленных и научно обоснованных опытов. Основная работа Н. П. Петрова «Трение в машинах и влияние на него смазывающих жидкостей» была опубликована в «Инженерном журнале» за 1883 г., а всего по этой проблеме им было написано 19 работ. Заслуги Н.
П. Петрова признаны всеми учЕиыми и он назван «отцом гидродинамической теории жидкостного трения». Однако не следует упускать из виду н большую заслугу Н. П. Петрова в том, что он впервые с помощью большого количества вычислений и сопоставлений с результатами опытов превратил гипотезу Ньютона о вязкости в закон о вязкости, вполне применимый к условиям течения в смазочном слое. Проблема гилролннамической теории сиазки оказала решающее влияние на развитие гидродинамики вязкой жидкости не только потому, что открылись новые возможности для применения общих уравнеаий движения вязкой жидкости и приближенных уравнений с отброшенными квадратичными членами к практически весьма важной задаче, но также и потому, что открылись новые возможности для упрощения сложных уравнений лен!кения жидкости. В этом отношении заслуга принадлежит выдающем>ся английскому ученому О. Рейнольлсу '), который при рассмотрении течения в смазочном слое вполне обосновал возможность отбрасывания в уравнениях не только квалратичных членов инерции, но и большинства слагаемых от вязкости.
Благодаря этому обстоятельству уравнения движения жидкости в смазочном слое резко упрощаются, и в связи с этим прелставились возможности в ряде случаев довести решения до простых формул, позволяющих, в частности, просто оценивать так называемый «клиновидный эффект» от эксцентричного расположения шипа в полшипнике. К решению проблемы теории смазки было привлечено внимание многих учвных, в том чисяе и таких корифеев науки, нак ') 8е у по! ба О., Оп Фе !Ьеоту о1 1>Ьпсапопя апб Нз аррпсапоп го Мт. В.
Топе!я ехрет!жепы, Р!Н!. Тгапя. й. яос, о! Еопбов, 1886, Р. ! (перевел яан я сборнике «Гялролянамячесхая теория смазки», ГТТИ, !934). ввкдвнив Н. Е. Жуковский и С. А. Чаплыгин. Этому вопросу Н. Е. Жуковский посвятил три работы. В своей первой работе т) он впервые ставит вопрос: «Откуда же бератся сила, уравновешивающая давление шипа на подшипник?», и лайт ответ па этот вопрос в 9 2, указав предварительно на то, что возрастание давления в слое «могло быть получено прн рассматривании движения весьма тонкого жидкого слоя, эаключйнного между двумя неконцентрическнми цилиндрическими поверхностями». Таким образом, основная причина несущей способности вращающегося шипа в подшипнике была раскрыта одновременно О.
Рейнольдсом и великим механиком Н. Е. Жуковским. Кроме того, заслуга Н. Е. )Куковского и С. А. Чаплыгина заключается и в том, что они дали более строгое решение всей задачи при эксцентричном расположении шипа в подшнпяике без отбрасывания членов от вязкости, тогда как О. Рейнольдс ограничился только приближенным решением. В !883 г. были опубликованы результаты больших экспериментальных исслелованнй О. Рейнольлса з) по течению воды в трубах.
Эти исслелования, во-первых, послу>кили началом для развития теории подобия течений жидкости с учйтом вязкости, и основанием для введения основного критерия подобия — критерия Рейнольдса, во-вторых, явились толчком к попыткам теоретического исследования устойчивости ламинарных течений вязкой жидкости и, в-третьих, послужили началом систематических экспериментальных и теоретических исследований турбулентных течений жидкости. Теоретнческяе исследования О. Рейнольдса по теории турбулентности были опубликованы в 1895 г.
В развитии экспериментальных и теоретических исследований по гидродинамике вязкой жидкости в России сыграла большую роль монография Д, И. Менделеева з), В этой монографии лан критический обаор исследований по вопросам сопротивления жидкостей н воздуха, начиная с середины Х>>П в. и кончая 70-ми годамн Х1Х в. В ряле пунктов Д. И. Менделеев пишет о роли в сопротивлении жидкости внутреннего трения частиц и, в частности, на стр. 91 .пишет о прилипании жидкости к поверхности движущегося тела н о наличии некоторого слоя, примыкающего к поверхности этого тела, в котором скорость лвиження частиц булет больше, чем в соседних слоях, Эта идея о пограничном сдое получила свае дальнейшее развитие позднее в работах у!.
Прандтля. В первой четверти ХХ в. развитие гидролинамики вязкой жидкости происходило преимущественно по двум направлениям: 1) разработки вопросов теории пограничного слоя и 2) использования уравнений лвнжения жидкости с частичным уайтом квадратичных членов инерции. >) Жуковскк» Рс Е., О гядродннзмяческой теории трения хорошо смазливых тел, Журнал русского фнзнко-химического ооществз, т. Х!Г!11,!886. з) й е у п о ! д з О:, РЫ!. Тгзпз. Еоу Яос., 1888. з) М е н л е л е е в Д. И., О сопротввленнн жидкостей н о воздухоплзвлнни, 1880 вввдвнив Начало работ первого вправления было положено статьей Л. Прандтля ').
Работы зтороо направления были начаты с исследований Оэеена з). Общее межд) работами этих двух направлений заклю. чается лишь в том, что квадратичные чаены в уравнениях движения полностью не отбрасываются; в теории пограничного слоя эти члены учитываются полностью в перюм уравнении, а в исследованиях Озееиа эти члены учтены частично, и> во всех уравнениях. Существенное же разаичие исследований по этив двум направлениям отражается в порядках величин чисел Рейнольдс<, при которых результаты исследований согласовываются с результата>и опытных измерений; результаты решений задач по теории погра>ичного слоя нахолят хорошее подтвержление при зесьиа больших значениях числа Рейнольдса, тогда как результаты исследований Олена и его последователей с качественной стороны хорошо подтверждзотся наблюдениями, а с количественной стороны находят подтвержде ие лишь при малых числах Рейнольдса.
В уравнениях Овеяна, так ке как и в приближйнных уравнениях Стокса, слагаемые от вязкост> учитываются полностью. Следовательно, метод Озеена можно рассвзтривать как раввитие метода Стокса з сторону частичного учета н<ерционных членов. В уравнениях пограничного слоя слагаеиь<е от вязкости учитываются так же, как они учитывались в уравнениях Р<йнольдса для смазочного слоя. Тзким образом, теорию пограннч>кто слоя жидкое~и можно рассматривать как естественное развитие прближйнной теории смазочного слоя в сторону полного учдта квадратшных членов инерции в основном уравнении движения жидкости.
Работы, опубликованнь<е во второй четверти ХХ в. по вопросам гидродинаиики вязкой жидко ти, содержат большей частью результаты экспериментальных и теорети<еских исследований: 1) по приближенным методам теории пограничног< ламинарного и турбулентного слоя сжимаемой и несжимаемой жид<ости, 2) по полуэмпирическим теориям турбулентности, 3) по стати;тическим теориям турбулентности, 4) по теории развития ламинарных течений, 5) по теории свободных струй, 6) по приклалной теории лкдкостного трения в подшипниках и др. Данные о всех этих исслел<ваниях можно найти в книгах: «Современное состояние гидроаэршинзмики вязкой жндкостиэ под редакцией С. Гольдц<тейна т.
1, 1<, Москва, 1948 и «Механика в СССР за 30 лет», Москва, 1950. <) П р а ил т ль Л., Лзнжжие жидкости с очень малым трением, Труды !П математического конгрева, 1904 1перевод статьи дзи в книге: Л, Прэидтль, Теория иесуиего крыла, ГИТИ, 1931). э) Оэееп, А<Вы 1ог ша<е>а<йв а«<г. ось.1узй, Вд. 6, 1910. ГЛАВА ! скорости днформлций члстицы. компонБнты нлприжиний ф 1, Основные признаки различия агрегатных состояний тела Все тела в прироле имеют молекулярную структуру. Отлельные молекулы тела находятся в постоянном движении.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
