Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница

О системе

Технические требования

Синтез

Обучающий модуль

Справка по системе

Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый   По связи разделов
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог эффектов

Критерий подобия Эйлера
Соотношение между силами давления, действующими на элементарный объём жидкости или газа, и инерционными силами

Анимация

Описание


 
Число Эйлера (названо в честь Леонарда Эйлера), один из критериев подобия движения жидкостей или газов. Характеризует соотношение между силами давления, действующими на элементарный объём жидкости или газа, и инерционными силами. Число Эйлера Eu определяют формулой:
иногда
где p2, p1 – давления в двух характерных точках потока (или движущегося в нём тела), ρv2/2 – скоростной напор, ρ – плотность жидкости или газа, v – скорость течения (или скорость тела).
Если при течении жидкости имеет место кавитация, то аналогичный критерий называется числом кавитации:
где p0 – характерное давление, рн – давление насыщенных паров жидкости.
В сжимаемых газовых потоках число Эйлера связано с другими критериями подобия – числом Маха М и отношением удельных теплоемкостей среды γ – формулой:
Функциональная зависимость между отдельными физическими величинами, входящими в уравнения Навье - Стокса для вязкой среды, может быть заменена зависимостью между критериями подобия:
Явный вид зависимости находится на основании опытов, в которых можно варьировать не все физические величины в отдельности, а критерии подобия. Один из этих критериев обычно содержит искомую величину и называется определяемым, а остальные, содержащие физические свойства системы, носят название определяющих. Так, например, если задача сводится к отысканию зависимости перепада давления Δp в трубопроводе от геометрических размеров последнего, скорости и физических свойств жидкости, то определяемым является критерий Эйлера Еu, а критерии Рейнольдса Re и Фруда Fr — определяющими:
Заметим, что количественное влияние каждого из критериев Re и Fr на ход процесса может быть различное. В частности, при установившемся движении жидкости в промышленных трубопроводах, когда определяющими являются силы инерции и трения, а роль силы тяжести пренебрежимо мала, ограничиваются учетом зависимости
 
рис.1
Современная аэродинамическая труба. В случае равенства чисел Eu,Re,Fr поток обтекающий модель будет подобным
 

 

 

Ключевые слова

 

Разделы наук

 

Применение эффекта

Одним из условий подобия аэродинамических процессов в натуре и на модели является отношения скоростей, плотности, динамической вязкости, давления, которые определяют исходя из общей теории подобия процессов. Согласно этой теории в аэродинамических процессах следует соблюдать следующие критерии подобия: гомохромности (Струхаля), Фруда, Рейнольдса и Эйлера. Для турбулентных потоков необходим правильный выбор степени турбулентности потока. Для установившихся изотермических потоков воздуха, как показывает анализ, достаточно выявить зависимость критерия Эйлера (включающего в себя аэродинамический коэффициент) от критерия Рейнольдса и степени турбулентности потока.
Многие вопросы гидромеханики, необходимые для техники, решаются при помощи экспериментов с уменьшенными моделями. При проведении таких экспериментов возникает вопрос о выборе размеров .моделей, значений характерных скоростей и прочих характерных величин. Возникает также вопрос о возможности перенесения результатов экспериментов на натуру. На все эти вопросы даёт ответ теория подобия течений жидкости.
 

 

Реализации эффекта

Механическое перемешивание осуществляется с помощью мешалок, которым сообщается вращательное движение либо непосредственно от электродвигателя, либо через редуктор или клиноременную передачу. Задача внешнего обтекания тел в условиях перемешивания может быть решена с помощью уравнений Навье-Стокса и неразрывности потока. Для решения этой задачи используют теорию подобия. Для вынужденного стационарного движения жидкости обобщённое уравнение гидродинамики имеет вид
где:Eu критерий Эйлера,Frкритерий Фруда,Reкритерий Рейнольдса, Г1, Г2, – симплексы геометрического подобия.
где n – число оборотов мешалки в единицу времени (частота вращения), d - диаметр мешалки. Будем использовать d как определяющий линейный размер, тогда:
Мощность на валу мешалки N пропорциональна силе Р, приложенной к валу мешалки окружной скорости , то есть
.
Подставив в выражение для Eu, получим:
Критерий Eu, выраженный в таком виде, называют критерием мощности и обозначают через K. Критериальное уравнение для мешалки принимает вид:
Таким образом, для определения рабочей мощности на валу необходимо опытным путем найти функциональную зависимость Еu = f(Re, Fr). Критерий Fr имеет, однако, существенное значение лишь в тех случаях, когда перемешивание жидкости сопровождается образованием глубокой воронки (параболическая форма свободной поверхности уровня), что на практике не допускается.
рис.2
Зависимость критерия мощности К от критерия Рейнольдса Re для мешалок
 
 


 

 

Литература

1. Прохоров А.М. Физическая энциклопедия. Т.V. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — С. 496.

2. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. кн.1 М.:Химия,1981

3. Слезкин Н.А. Динамика вязкой несжимаемой жидкости. М.:1955

Формализованное описание Показать

Стартовая страница  О системе  Технические требования  Синтез  Обучающий модуль  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина