Основные свойства жидкостей и газов (1244988), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

(Градиент – величина, характеризующая быстроту изменения какой-либо величины в направлении, вnкотором это изменение максимально по модулю). Если жидкость или газ неподвижны или имеют одинаковуюскорость во всех точках потока, то изменения скорости при переходе от одной точки к другой не будет, т.е. градиентVвезде будет равен нулю и вязкость не проявится. В пограничном слое вблизи стенки, напримерnвблизи поверхности движущегося самолёта, влияние вязкости проявляется сильнее всего, так как здесьскорость изменяется очень быстро по нормали к поверхности и градиентVочень велик.

Поэтому приnизучении движения газа в пограничном слое пренебрегать силами вязкости в общем случае нельзя, т.е. здесь газесли и можно считать идеальным, то лишь в особо оговариваемых частных случаях.Следует обратить внимание, что в общем случае вязкость, а следовательно - сила трения, может бытьразлична в разных точках жидкости и при движении в разных направлениях.В формулах гидромеханики динамический коэффициент вязкости часто встречается в комбинациях сплотностьюв виде отношения, которое принято называть кинематическим коэффициентомм2содержит только кинематические величины – длину и время.

(Всексм 2физической системе СГС единица кинематической вязкости называется стоксом; 1 стокс = 1).секвязкости, так как его размерность[ ] В то время как  зависит в основном только от температуры,  зависит также и от давления.Можно заметить, что при больших скоростях полёта в атмосфере из-за трения воздуха о стенкипроисходит сильный нагрев его.

Коэффициенты вязкости  и  внутри пограничного слоя при этом сильноизменяются. Это влечёт за собой значительные изменения аэродинамических сил трения, действующих налетательный аппарат со стороны воздуха.Для примера в таблице приведены значения коэффициентов  и  для воды и для воздуха приразличных температурах. Числовые величины коэффициентов соответствуют системе СИ.ВодаВоздухtoC64240204080100  10  10  10  100,1790,1000,0660,0360,0281,790,8700,6600,3670,2960,1710,1810,1900,2090,2480,1320,1500,1690,2090,200В ряде случаев для измерения вязкости пользуются относительными единицами, из которых у насприняты градусы Энглера. Такие единицы не связаны с физической природой вязкости. Например, градусыЭнглера определяются как отношение времени истечения из сосуда стандартной формы 200 см3рассматриваемой жидкости к времени истечения воды при 20oC через отверстие диаметром 2,8 мм.Жидкость может оказывать сопротивление и при изменении её объема, т.е., при объемной деформации.Отношение этой силы сопротивления к величине скорости деформации (точнее - предел этого отношения при«стягивании» объема в точку) называют коэффициентом объемной вязкости и обозначают V.8ЗЕМНАЯ АТМОСФЕРА.ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА С ВЫСОТОЙ.СТАНДАРТНАЯ АТМОСФЕРА.1.

Общие сведения.Воздушная оболочка земного шара называется атмосферой. От свойства атмосферы зависитсопротивление, испытываемое самолётом или космическим кораблём при его движении в воздухе.Экспериментальное исследование атмосферы вблизи поверхности Земли производится при помощипривязных и свободных аэростатов, самолётов, стратостатов, шаров-зондов и метеорологических ракет. Дляисследования свойств высоко расположенных слоёв атмосферы используют косвенные методы (наблюдение задвижением метеоров, полярными сияниями, рассеиванием света в атмосфере) и наблюдения (измерения) соспутников и космических кораблей.Многочисленные наблюдения и непосредственные измерения показали, что состояние атмосферы(плотность, давление, температура) существенно зависит от высоты над поверхностью Земли.Переход от земной атмосферы к космическому, межпланетному пространству совершается плавно,поэтому нельзя указать какой-либо точной верхней границы атмосферы.

Можно лишь указать те высоты, гдевоздух ещё достаточно плотен и его влияние необходимо учитывать при расчёте полёта летательного аппарата.В зависимости от особенностей процессов, протекающих в атмосфере, её делят на ряд слоёв.Нижние слои атмосферы образуют тропосферу.

В этих слоях происходит интенсивное перемещениевоздуха, как по вертикали, так и по горизонтали. В тропосфере сосредоточена в различных видах всяиспарённая с Земли вода, здесь образуются облака, выпадают осадки, меняется давление, температура,влажность и другие физические характеристики воздуха. Существенную роль в распределение температуры навысоте в пределах тропосферы играет водяной пар. Лучи солнца, проникая сквозь атмосферу, почти ненагревают её. Заметное нагревание воздуха происходит в результате получения им тепла от нагретой солнцемземной поверхности. Причём тепловое излучение, идущее от земли, почти полностью поглощаются атмосферойи задерживаются в атмосфере в основном водяным паром.Если проследить за средним изменением температуры воздуха с высотой, установленным опытнымпутём, то можно обнаружить, что с увеличением высоты температура падает в среднем на 5-7 oC на каждыйкилометр.

Однако, начиная с некоторой высоты, зависящей от географической широты места наблюдения ивремени года, температура перестает изменяться. Эта высота принимается за границу тропосферы.Среднюю годовую высоту тропосферы на полюсе принимают равной 8 км, а на экваторе – 17 км, всредних широтах она составляет в среднем 11 км.

Температура на этой высоте составляет для средних широтоколо -55oC.Постоянная температура сохраняется в некотором интервале высот, и соответствующий слойназывается тропопаузой. Затем температура начинает возрастать, достигая максимума (днём до 170 oC) навысоте 45-55 км. Этот слой атмосферы называют стратосферой. Повышение температуры в этом слоеобъясняется наличием на этих высотах слоя озона, поглощающего значительные количества лучистой энергииСолнца.Далее температура вновь падает и уменьшается на высоте 70-100 км до -100 oC.

Этот слой называютмезосферой, а небольшой переходный слой от стратосферы к мезосфере с примерно постоянной температуройназывается стратопаузой.Выше мезосферы располагается четвёртый слой атмосферы, который называется термосферой, впределах которого температура монотонно увеличивается – на высоте около 100 км она переходит через 0 oC, азатем непрерывно растёт, достигая на высотах 200-300 км 700-1000 oC.

(Переходный слой от мезосферы ктермосфере называется мезопаузой).Начиная с высот около 160-200 км под действием ультрафиолетового и корпускулярного излученияСолнца происходит сильная ионизация воздуха. Поэтому самый верхний слой атмосферы называютионосферой.(Следует заметить, что такая высокая температура воздуха на этих высотах не является препятствиемдля полётов, так как из-за большой разряжённости атмосферы коэффициент теплопередачи оказывается оченьмалым).Все физические параметры воздуха на всех высотах сильно колеблются около своего среднегозначения в зависимости от широты места, времени суток и времени года.2. Международная стандартная атмосфера (МСА).Состояние атмосферы чрезвычайно изменчиво.

Отсутствие определённости в состоянии атмосферы уповерхности Земли и в изменении её состояния с высотой создаёт серьёзные неудобства при выполненииаэродинамических расчётов, определении лётных свойств самолётов, ракет и т.п., так как эти свойства сильнозависят от плотности и температуры воздуха. Кроме того, по этой же причине трудно произвести сравнениерезультатов испытаний, проведённых в разное время и в различных местах. Для такого сравнения результатовиспытаний требуется приведение данных этих испытаний к одинаковым условиям. Чтобы избавиться от этихнеудобств при проведении аэродинамических расчётов и сравнении результатов лётных испытаний условились9пользоваться характеристиками некоторой фиктивной атмосферы, являющейся как бы схемой действительнойатмосферы, в которой отсутствуют колебания, вызванные метеорологическими и географическими факторами.Эту фиктивную атмосферу называют стандартной атмосферой (СА).

Такая стандартная атмосфера даётосреднённые значения параметров воздуха для различных высот, довольно близко совпадающие со среднимизначениями этих параметров для средних широт в летнее время. Задаётся СА в виде таблиц и формул,определяющих зависимость давления, плотности, температуры и других параметров от высоты. ПервоначальноСА была разработана до высот 30 км, а в настоящее время с учётом опытного изучения свойств атмосферы набольших высотах с помощью спутников и ракет у нас в стране действует стандартная атмосфера, которуюопределяет ГОСТ4401-81 “стандартная сферическая атмосфера”, определяющая параметры в пределах высот от-2 км до 1200 км.

За нулевую высоту в СА принимается уровень моря, давление воздуха на этой высотепринимается равным 760 мм ртутного столба и температура воздуха - +15 oC. Этим параметрам соответствует:кг;м3плотность воздуха 0  1,225скорость звукаа 0  340 ,3мсекдинамический коэффициент вязкостигазовая постояннаяR   287 ,053;  17,87  10 6н  сек;м2дж.кг   КЗакон изменения температуры с высотой по СА указан на рисунке.

Характеристики

Список файлов лекций