Понятие о физических свойствах сплошных сред. Изотропия и анизотропия.
Физические свойства вещества — свойства, присущие веществу вне химического взаимодействия. Изучаемыми в рамках механики сплошной среды являются следующие физ. свойства:
Температура - скалярная физическая величина, характеризующая приходящуюся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия.
Вязкость - (вну́треннее тре́ние) — одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей — это описывается введением силы трения.
Плотность - скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму. Плотность находится по формуле:
Теплопроводность - это перенос тепловой энергии структурными частицами вещества (молекулами, атомами, ионами) в процессе их теплового движения. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям.
Концентрация - физическая величина, равная отношению числа частиц N к объему V, в котором они находятся:
Текучесть — свойство пластичных металлов и тел при постепенном увеличении давления уступать действию сдвигающих сил и течь подобно вязким жидкостям. Текучесть является свойством, обратным вязкости.
Изотропи́я, изотро́пность (из др.-греч. ί̓σος «равный, одинаковый, подобный» + τρόπος «оборот, поворот; характер») — одинаковость физических свойств во всех направлениях, инвариантность, симметрия по отношению к выбору направления (в противоположность анизотропии).Изотропная среда — такая область пространства, физические свойства (электрические, оптические...) которой не зависят от направления.
Анизотропи́я (от др.-греч. ἄνισος — неравный и τρόπος — направление) — неодинаковость свойств среды (например, физических: упругости, электропроводности, теплопроводности, показателя преломления, скорости звука или света и др.) по различным направлениям внутри этой среды; в противоположность изотропии. В отношении одних свойств среда может быть изотропна, а в отношении других — анизотропна; степень анизотропии также может различаться. Анизотропия свойственна жидким кристаллам, движущимся жидкостям (неньютоновским — особенно).
Диссипация энергии в вязкой жидкости.
Диссипация, когда трение переходит в тепло. Для высоковязкихнефтей. Диссипационный член появляется в уравнение кинетической энергии
Выражение для диссипации:
Понятие о физическом подобии.
Две и более физические системы называются подо́бными, если при их эволюции сохраняется отношение между некоторыми измеряемыми величинами, характеризующими данные системы. Другое определение: «Два явления подобны, если по заданным характеристикам одного можно получить характеристики другого простым пересчетом, который аналогичен переходу от одной системы единиц измерения к другой системе единиц измерения».
Для подобных систем можно найти так называемые критерии подобия — безразмерные величины, имеющие одинаковое значение для всех систем.
Таким образом, при соблюдении подобия экспериментальное исследование какого-либо физического явления может быть заменено исследованием его модели, что в ряде случаев является весьма целесообразным или даже единственно возможным.
Хорошим примером использования критерия подобия является моделирование экспериментов течения различных жидкостей, с различными скоростями и геометрическими параметрами канала с учетом числа Рейнольдса . Моделируя течения в лабораторных условиях на малых диаметрах канала, мы может подобрать такие скорости и вязкости потока, что течение будет подобно течению в больших диаметрах канала (например, в магистральных газопроводах), так как числа Рейнольдса различных течений мы подберем так, что они будут равны.
Для каждой ситуации индивидуально.
- “Алгоритмы при моделировании гидродинамических процессов”
- Понятие о методе конечных разностей в решении уравнений гидродинамики и тепломассообмена.
- Физическая классификация уравнений гидродинамики и тепломассообмена.
- Консервативная форма уравнений законов сохранения.
- Уравнения Рейнольдса для турбулентных течений. История вопроса.
- Понятие о методах моделирования и расчета турбулентных течений: dns, les, rans.
- Метод контрольного объема.
- Например:
- Устойчивость, консервативность разностных схем. Разностные сетки и преобразование основных уравнений
- Поточечный последовательный метод Гаусса – Зейделя.
- Полилинейный метод и метод переменных направлений
- Итерационные методы. Верхней и нижней релаксации.
- Метод конечных элементов.
- Схемы и алгоритмы расчета теплогидродинамических процессов во внутренних задачах.
- Формула размерности физической величины
- Жидкости и газы. Ньютоновская и неньютоновская жидкости. Закон реологической связи напряжений и скоростей деформаций.
- Понятие о физических свойствах сплошных сред. Изотропия и анизотропия.
- Уравнение подобия. Определяемые и определяющие критерии и числа подобия.
- Ламинарное движение несжимаемой вязкой жидкости в цилиндрических трубах.
- Современные представления о ламинаризации (прямом и обратном переходах) при движении вязких сред.
- Метод итераций Якоби.
- Решение уравнения диффузии (явная и неявная схемы)
- Уравнение температуропроводности движущейся среды:
- 16. Определение вихревой диффузии и вихревой теплопроводности в рамках статистического метода.
- 17. Метод преобразования координат в решении задач гидродинамики (роль пристеночных эффектов и точность их расчета)
- 18. Понятие о диффузионных задачах Дирихле и Неймана.
- 19. Понятие о численных и аналитических решениях задач гидродинамики, сравнительный анализ и погрешности расчета интегральных параметров течения и теплообмена.