Билеты по механике многофазных сред Билет 1
 Скачать 216 Kb.
|
1 2 Билеты по механике многофазных сред Билет №1. 1. Основные гипотезы механики многофазных сред. Многофазные и многокомпонентные среды. Среднеобъемные, среднемассовые и среднерасходные характеристики сплошной среды. В основе классической гидромеханики лежат следующие положения (гипотезы): Справедливость классической механики Ньютона. Исследуются движения, когда скорости малы по сравнению со скоростью света, поэтому не надо пользоваться релятивисткой механикой. Рассматриваются объекты большие, чем объекты микромира, изучаемые квантовой механикой. Справедливость классической термодинамики. Термодинамическим равновесным состоянием системы называется такое, в котором все характеристики внутреннего состояния замкнутой системы могут сколь угодно долго сохранять свои значения при сохранении внешних условий. В условиях термодинамического равновесия состояние жидкости можно определить с помощью нескольких макроскопических параметров (плотности, давления, температуры, скорости). Многофазные (гетерогенные, неоднородные) смеси – это газовзвеси, аэрозоли, суспензии, эмульсии, жидкости с пузырьками газа, композитные материалы, насыщенные жидкостью и газом грунты и т.д. Из возможных гетерогенных смесей наиболее подробно изучены благодаря своей регулярной структуре так называемые дисперсные смеси, которые состоят из двух фаз, одна из которых есть капли, пузырьки или твердые частицы. Различают следующие виды дисперсных смесей: суспензии – смеси жидкости с твердыми частицами; эмульсии – смеси жидкости с каплями другой жидкости; газовзвеси или аэровзвеси – смеси газа с твердыми частицами или жидкими каплями; иногда смеси газа с жидкими каплями назы- вают аэрозолями; пузырьковые среды–смеси жидкости с пузырьками газа или пара. Если фаза состоит из нескольких химических веществ, например, смеси углеводородных газов, то она называется многокомпонентной. Истинные растворы (соли в воде, смеси газов и т.д.) представляют собой однофазные (гомогенные) многокомпонентные системы. Для выбора эффективных моделей при решении различных задач гидродинамики необходимо знать истинные свойства жидкостей и газов. От полноты учета этих свойств зависит получение физически реальных теоретических результатов и обоснованное определение границ их применимости. Согласно гипотезе сплошности масса среды распределена в объеме непрерывно и, в общем неравномерно. Основной динамической характеристикой среды является плотность распределения массы по объему или просто плотность среды. Так же: Скорость точки сплошной среды Плотность потока жидкости Удельный объем Изотермический коэффициент сжимаемости Удельный (объемный) вес Массовый расход Объемный расход Температура Динамический коэффициент вязкости Кинематический коэффициент вязкости Билет №2. 1. Понятие гетерогенных и гомогенных смесей. Диффузионное приближение для гомогенных смесей. Уравнения движения гомогенных сред. Гетерогенные смеси полностью не смешаны, так как чистые вещества существуют в ясно отграниченных фазах, то есть это многофазные материалы. В гомогенной смеси (смесь газов, раствор, сплав) ее составляющие (компоненты) размешаны и взаимодействуют на молекулярном или атомарном уровне, скорости их относительного движения малы и их нужно учитывать лишь в связи с определением концентрацией компонент, и в то же время можно пренебречь динамическими и инерционными эффектами из-за относительного движения компонент. С формальной точки зрения при условии  диффузионное приближение в механике смесей связано с пренебрежением слагаемыми, содержащими величины второго порядка относительно диффузионных скоростей. В результате исходная система уравнений для сохранения массы, импульса и энергии, описывающая поведение смеси в диффузионном приближении, имеет вид:  Уравнения реологии и состояния для всей среды в целом, задаю- щие тензор напряжения kl и внутреннюю энергию u, записываются в предположении локального термодинамического равновесия, когда в каждой точке можно определить температуру среды Т. При этом считается, что тензор скоростей деформации emp определяется полем барицентрических скоростей смеси  Относительные движения компонент, описываемые диффузионными скоростями или диффузионными потоками ii и непосредственно влияющие лишь на концентрацию компонент ρi/ρ, определяются диффузионным механизмом (столкновения молекул при их хаотическом движении). Законы диффузии (в том числе термо– и бародиффузии) устанавливают зависимость (как правило, линейную) для мгновенных значений ii в зависимости от градиентов концентраций компонент, градиентов температуры и давления. Используя эти законы диффузии, пренебрегают инерцией относительного движения компонент. 1 2 |