Введение Обзор научнотехнической информации
 Скачать 0.54 Mb.
|
 имеет вид (1.5)где Pe – число Пекле,С3, С4 – постоянные. Следует еще раз подчеркнуть, что выражение (4) общепринято для изотропной жидкости. Для анизотропной жидкости под величиной  следует понимать некоторый условный перепад давления, эквивалентный напряжению  .Для изотропной жидкости при течении в каналах  определяется по формуле  (1.6)где Re – число Рейнольдса. Величина A зависит от геометрии потока. Для круглой трубы A 64, для течения между параллельными плоскостями A 96. Весьма важным для дальнейшего понимания является тот факт, что число Рr для анизотропной жидкости меньше, чем для изотропной жидкости того же химического состава. Это следует, например, из опытов9, где показано что за счет анизотропии в тонких слоях жидкости значительно увеличивается теплопроводность. Так как для других свойств таких анамалий не обнаружено, то это свидетельствует о существовании некоторого минимального числа Prmin для анизотропной жидкости. Используя условие касания линии 2 и линии СD можно получить значение константы С1 в уравнении. Полученные результаты позволяют объяснить возникновение турбулентности и возможности ее прекращения следующим образом. В зоне чисел Pe между точками K1 и K2 < . В результате пристенный слой ускоряется, чтобы обеспечить равенство давлений в изотропной части и нормального напряжения в анизотропной. Такое "растянутое" состояние пристенного слоя обеспечивает устойчивость движения, т. е. сохраняется ламинарный режим. Правее точки K2 ситуация изменяется, la>, пристенный слой вынужден тормозиться, на профиле скорости появляется точка перегиба и в итоге происходит отрыв потока с образованием вихря. При увеличении скорости вихри как новые структурные образования могут приобретать симметрию смектика, далее вглубь потока нематика и т.д. Расстояние от стенки y будет опять играть роль параметра порядка и поэтому для распределения скоростей вновь можно повторить остальные рассуждения, сделанные выше для анизотропной жидкости. Учитывая уравнение Прандтля для турбулентной жидкости, можно сделать вывод, что величина c1 эквивалентна широко известной константе Кармана (Прандтля-Кармана). В литературе по турбулентности10 нахождению этой константы придается большое значение. Таким образом, данный подход позволяет найти ее теоретически. Более того можно дать новое определение турбулентности.Турбулентность это мезоморфное, т.е. промежуточное между изотропной и анизотропной фазами, состояние жидкости, состоящей из структурных объектов с асимметричным взаимодействием. Количество видов этих объектов не менее двух, причем один из них является основным, а остальные - производными, рождающимися в процессе фазовых переходов. Кажущаяся апериодичность турбулентного движения связана с тем, что производные структурные объекты гораздо менее устойчивы, чем основные. В работах показано, что при значении Prmin (34)∙10-4 точка K2 соответствует обычному критическому числу Рейнольдса, а точка K1 удовлетворительно описывает нелинейные эффекты при малых Re, в том числе сверхтекучесть Hell. Из вышеизложенного следует сущность предлагаемого изобретения. Уменьшить гидродинамическое трение при числах Re, больших критического числа Reкр, т. е. в тех условиях, когда обычно существует турбулентный режим, можно только переходом к ламинарному режиму, т.к. причиной турбулентности является появление анизотропии жидкости в пограничном слое, то надо устранить возможность этого появления. Известно, что на ориентацию молекул жидкости и газа оказывает влияние электрическое поле, т.к. называемый эффект Керра12. Быстродействие этого эффекта 10-9 - 10-13 с. Таким образом, если на молекулы в пограничном слое потока с градиентом скорости воздействовать переменным полем с частотой 10+9 10+13 Гц, можно не допустить их ориентации, т.е. сохранить изотропию жидкости, а значит, и обеспечить ламинарный режим, т.е. режим с малым гидродинамическим трением. При более точном определении частоты собственных колебаний молекул надо применять поле этой частоты. Техническое осуществление этого способа осуществляется или размещением специальных излучателей в пограничном слое, или подачей электромагнитного поля непосредственно на поверхность тела, омываемого потоком жидкости, газа. 1. Способ снижения гидродинамического трения, включающий приложение внешней силы к пограничному слою жидкости или газа, омывающего поверхность твердого тела, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности способа на пограничный слой воздействуют переменным электромагнитным полем. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частота поля равна частоте собственных колебаний молекул жидкости или газа. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частоту поля изменяют в диапазоне 109 - 1013 Гц до тех пор, пока гидродинамическое трение станет минимальным. Рис.1.1. Зависимость анизотропии в тонких слоях жидкости от теплопроводности. |