Jump to content

Безразмерные числа в механике жидкости.

Безразмерные числа (или характеристические числа ) играют важную роль при анализе поведения жидкостей и их течения, а также в других явлениях переноса . [1] Они включают Рейнольдса и числа Маха , которые описывают как отношения относительную величину характеристик жидкости и физических систем, таких как плотность , вязкость , скорость звука и скорость потока .Для сравнения реальной ситуации (например, самолета ) с мелкомасштабной моделью необходимо сохранить одинаковыми важные характеристические числа. Названия и формулировки этих чисел были стандартизированы в ISO 31-12 и ISO 80000-11 .

Диффузионные числа в явлениях переноса

[ редактировать ]
Безразмерные числа в явлениях переноса
против. Инерционный Вязкий Термальный Масса
Инерционный в д Ре На Пт АБ
Вязкий Ре −1 м / р , н Пр наук
Термальный На −1 Пр −1 а Le
Масса Пт АБ −1 наук −1 Le−1 Д

как в механике жидкости возникают безразмерные числа, классические числа в явлениях переноса массы В качестве общего примера того , , импульса и энергии в основном анализируются с помощью отношения эффективных коэффициентов диффузии в каждом механизме переноса. Шесть безразмерных чисел дают относительную силу различных явлений инерции , вязкости , кондуктивного переноса тепла и диффузионного переноса массы . (В таблице диагонали обозначают общие символы для величин, а данное безразмерное число представляет собой отношение величины левого столбца к величине верхней строки; например, Re = сила инерции/вязкая сила = vd / ν .) Эти же самые величины могут альтернативно выражаться как отношения характерных масштабов времени, длины или энергии. Такие формы реже используются на практике, но могут дать представление о конкретных приложениях.

Образование капель

[ редактировать ]
Безразмерные числа при образовании капель
против. Импульс Вязкость Поверхностное натяжение Гравитация Кинетическая энергия
Импульс ρ в д Ре Пт
Вязкость Ре −1 р н , м Ой , типа , Ла −1 Здесь −1
Поверхностное натяжение Ой −1 , Как −1 , п Бо −1 Мы −1
Гравитация Пт −1 Здесь Бо г
Кинетическая энергия Мы р в 2 д

Образование капель в основном зависит от количества движения, вязкости и поверхностного натяжения. [2] Например, при струйной печати чернила со слишком высоким числом Онезорге не будут струиться должным образом, а чернила со слишком низким числом Онезорге будут выбрасываться множеством сателлитных капель. [3] Не все количественные соотношения названы явно, хотя каждое из безымянных соотношений можно выразить как произведение двух других названных безразмерных чисел.

Все числа являются безразмерными величинами . Подробный список безразмерных величин смотрите в другой статье . некоторые безразмерные величины , имеющие определенное значение для механики жидкости Ниже приведены :

Имя Стандартный символ Определение Область применения
Число Архимеда С механика жидкости (движение жидкостей из-за разницы в плотности )
Число Этвуда А механика жидкости (возникновение нестабильности в жидкостей смесях из-за разницы в плотности )
число Бежана
( механика жидкости )
Быть механика жидкости (безразмерный перепад давления по каналу ) [4]
число Бингама Бм механика жидкости , реология (отношение предела текучести к вязкому напряжению) [5]
Номер Биота С теплопередача (поверхностная и объемная проводимость твердых тел)
Число Блейка Бл или Б геология , механика жидкости , пористая среда ( силы инерции над вязкими при течении жидкости через пористую среду)
Номер облигации Бо геология , механика жидкости , пористые среды ( плавучие и капиллярные силы, аналогичные числу Этвёша ) [6]
Число Бринкмана Бр теплообмен , механика жидкости ( проводимость от стенки к вязкой жидкости )
Номер бургера Этот метеорология , океанография (расслоение плотности в зависимости от вращения Земли )
Число Браунелла – Каца Н БК механика жидкости (комбинация капиллярного числа и числа Бонда ) [7]
Капиллярное число Что пористые среды , механика жидкости ( вязкие силы в зависимости от поверхностного натяжения )
Число Коши Что сжимаемые потоки ( силы инерции в зависимости от силы сжимаемости)
Число кавитации Что многофазный поток ( гидродинамическая кавитация , давление сверх динамического давления )
Число Чандрасекара С гидромагнетизм ( сила Лоренца в зависимости от вязкости )
Факторы Колберна Дж. Джей М , Джей Х , Джей Д турбулентность ; тепла , массы и импульса Перенос (безразмерные коэффициенты передачи)
Число Дамкелера И химия (шкала времени реакции в зависимости от времени пребывания)
Коэффициент трения Дарси C f или f D механика жидкости (доля давления потерь из-за трения в трубе ; четырехкратный коэффициент трения Фэннинга )
Номер декана Д турбулентный поток ( вихри в искривленных каналах)
Номер Деборы Из реология ( вязкоупругие жидкости)
Коэффициент сопротивления в г воздухоплавание , гидродинамика (сопротивление движению жидкости)
Число Эккерта ЕС конвективный теплообмен (характеризует диссипацию энергии энергии ; отношение кинетической к энтальпии )
Число Этвеша Там механика жидкости (форма пузырьков или капель )
число Эриксена Является гидродинамика ( жидких кристаллов поведение потока ; вязкие , а не упругие силы)
число Эйлера Евросоюз гидродинамика ( давление потока в зависимости от сил инерции )
Коэффициент превышения температуры теплообмен , гидродинамика (изменение внутренней энергии по сравнению с кинетической энергией ) [8]
Коэффициент трения Фэннинга ж механика жидкости (доля давления потерь из-за трения в трубе ; 1/4 коэффициента трения Дарси ) [9]
Число Фруда Пт механика жидкости ( волновое и поверхностное тела поведение; отношение инерции к силам гравитации )
число Галилея Здесь механика жидкости ( гравитация над вязкими силами)
Посмотреть свой номер Г гидродинамика ( течение пограничного слоя вдоль вогнутой стенки)
Номер Гарсиа-Атанса Г А фазовый переход ( возникновение ультразвуковой кавитации , соотношение давлений над давлением из-за ускорения)
Число Греца Гз теплообмен , механика жидкости ( ламинарный поток через трубопровод; также используется в массообмене )
Число Грасгофа гр теплообмен , естественная конвекция (отношение плавучести к вязкой силе )
число Хартмана Ха магнитогидродинамика (отношение Лоренца к вязкости силам )
Число Хагена ртуть теплообмен (отношение плавучести к силе вязкости при вынужденной конвекции )
Номер Ирибара И волновая механика (разбивание поверхностных гравитационных волн на склоне)
число Якоба И теплообмен (отношение явного тепла к скрытому при фазовых переходах )
число Карловица Kaтурбулентное горение (характерное время истечения, умноженное на скорость растяжения пламени)
Число Капицы Kaмеханика жидкости (тонкая пленка жидкости стекает по наклонным поверхностям)
Число Келегана – Карпентера К С гидродинамика (отношение силы сопротивления к инерции обтекаемого объекта в колебательном потоке жидкости)
число Кнудсена Кн газовая динамика молекул (отношение средней длины свободного пробега к репрезентативному физическому масштабу длины)
Следуйте за номером К механика жидкости (противоточный двухфазный поток ) [10]
Число Лапласа Laгидродинамика ( свободная конвекция в несмешивающихся жидкостях; отношение поверхностного натяжения к переносу количества движения )
Число Льюиса Leтепло- и массообмен (отношение температуропроводности к массопроводности )
Коэффициент подъемной силы К Л аэродинамика ( подъемная сила доступна с профиля при заданном угле атаки )
Параметр Локхарта – Мартинелли двухфазный поток (поток влажных газов ; жидкая фракция) [11]
число Маха М или Ма газодинамика ( сжимаемый поток ; безразмерная скорость )
Число Марангони мг механика жидкости ( течение Марангони ; силы термического поверхностного натяжения над силами вязкости )
число Маркштейна И турбулентность , горение (от длины Маркштейна до толщины ламинарного пламени)
число Мортона Мо гидродинамика (определение формы пузырька / капли )
Число Нуссельта Нет теплообмен (вынужденная конвекция ; соотношение конвективной и кондуктивной теплопередачи)
Номер Онезорге Ой гидродинамика (распыление жидкостей, течение Марангони )
Число Пекле На или механика жидкости (отношение скорости адвективного транспорта к скорости молекулярно-диффузионного транспорта), теплопередача (отношение скорости адвективного транспорта к скорости термодиффузионного транспорта)
Число Прандтля Пр теплопередача (отношение скорости вязкой диффузии к термодиффузии скорости )
Коэффициент давления С П аэродинамика , гидродинамика ( давление, испытываемое в точке аэродинамического профиля ; безразмерная переменная давления)
Число Рэлея Солнце теплообмен ( плавучесть в зависимости от сил вязкости при свободной конвекции )
Число Рейнольдса Ре механика жидкости (соотношение инерционных и вязких сил жидкости) [5]
Число Ричардсона Ри гидродинамика (влияние плавучести на устойчивость потока; отношение потенциала к кинетической энергии ) [12]
число Рошко Ро гидродинамика (колеблющийся поток, вихрей образование )
Число Россби Ро течение жидкости ( геофизика , отношение силы инерции к силе Кориолиса )
число Шмидта наук массоперенос ( вязкий по скорости молекулярной диффузии ) [13]
Фактор формы ЧАС течение в пограничном слое (отношение толщины смещения к толщине импульса)
Шервудский номер Ш массоперенос ( вынужденная конвекция ; соотношение конвективного и диффузионного массопереноса)
Число Зоммерфельда С гидродинамическая смазка (граничная смазка ) [14]
Число Стэнтона ул. теплообмен и гидродинамика (вынужденная конвекция )
число Стокса Стк или Ск суспензии частиц (отношение характерного времени частицы ко времени течения)
Он натер число ул. Образование вихрей (отношение характеристической колебательной скорости к скорости окружающего потока)
Число Стюарта Н магнитогидродинамика (отношение электромагнитных сил к инерционным)
Число Тейлора Облицовка гидродинамика (вращающиеся потоки жидкости; силы инерции, возникающие из-за вращения жидкости , в сравнении с вязкими силами )
Номер Урселла В волновая механика (нелинейность поверхностных гравитационных волн на мелком слое жидкости)
Параметр Уоллиса дж многофазные потоки (безразмерная приведенная скорость ) [15]
число Вебера Мы многофазный поток (сильно искривленные поверхности; соотношение инерции и поверхностного натяжения )
число Вайсенберга Wi вязкоупругие потоки ( скорость сдвига , умноженная на время релаксации) [16]
Число Уомерсли механика биожидкостей (непрерывные и пульсирующие потоки; соотношение пульсирующего потока частоты и вязких эффектов ) [17]
номер Зельдовича гидродинамика , горение (мера энергии активации )
  1. ^ «ИСО 80000-1:2009» . Международная организация по стандартизации . Проверено 15 сентября 2019 г.
  2. ^ Дейксман, Дж. Фриц; Пьерик, Анке (2012). «Динамика пьезоэлектрических печатающих головок». В Хатчингсе, Ян М.; Мартин, Грэм Д. (ред.). Струйная технология для цифрового производства . Джон Уайли и сыновья. стр. 45–86. дои : 10.1002/9781118452943.ch3 . ISBN  9780470681985 .
  3. ^ Дерби, Брайан (2010). «Струйная печать функциональных и конструкционных материалов: требования к свойствам жидкости, стабильность характеристик и разрешение» (PDF) . Ежегодный обзор исследований материалов . 40 (1): 395–414. Бибкод : 2010AnRMS..40..395D . doi : 10.1146/annurev-matsci-070909-104502 . ISSN   1531-7331 . S2CID   138001742 .
  4. ^ Бхаттачарджи, Субрата; Гроссхендлер, Уильям Л. (1988). Джейкобс, Гарольд Р. (ред.). Формирование пристеночной струи вблизи высокотемпературной стенки в условиях микрогравитации . Национальная конференция по теплопередаче. Том. 1. Хьюстон, Техас: Американское общество инженеров-механиков. стр. 711–716. Бибкод : 1988nht.....1..711B .
  5. ^ Jump up to: а б «Таблица безразмерных чисел» (PDF) . Проверено 5 ноября 2009 г.
  6. ^ Махаджан, Милинд П.; Циге, Месфин; Чжан, Шиюн; Александр, Дж. Иван Д.; Тейлор, Польша; Розенблатт, Чарльз (10 января 2000 г.). «Динамика коллапса жидкостных мостиков, исследованная с помощью изменяющейся во времени магнитной левитации» (PDF) . Письма о физических отзывах . 84 (2): 338–341. Бибкод : 2000PhRvL..84..338M . дои : 10.1103/PhysRevLett.84.338 . ПМИД   11015905 . Архивировано из оригинала (PDF) 5 марта 2012 года.
  7. ^ "Дом" . OnePetro. 04 мая 2015 г. Проверено 8 мая 2015 г.
  8. ^ Шец, Джозеф А. (1993). Анализ пограничного слоя . Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Prentice-Hall, Inc. стр. 132 -134. ISBN  0-13-086885-Х .
  9. ^ «Коэффициент трения Фэннинга» . Архивировано из оригинала 20 декабря 2013 г. Проверено 25 июня 2015 г.
  10. ^ Тан, РБХ; Сундар, Р. (2001). «О переходе пена-распыление при нескольких отверстиях». Химико-техническая наука . 56 (21–22): 6337. Бибкод : 2001ЧЭнС..56.6337Т . дои : 10.1016/S0009-2509(01)00247-0 .
  11. ^ Стюарт, Дэвид (февраль 2003 г.). «Оценка технологий измерения влажного газа для морских применений, Часть 1 – Измерители дифференциального давления» (PDF) . Руководство по измерению расхода . 40 . Глазго, Великобритания: Национальная инженерная лаборатория. Архивировано из оригинала (PDF) 17 ноября 2006 г.
  12. ^ Номер Ричардсона. Архивировано 2 марта 2015 г. в Wayback Machine.
  13. ^ Номер Шмидта. Архивировано 24 января 2010 г. в Wayback Machine.
  14. ^ Экерфорс, Ларс О. (1985). Граничная смазка в передачах «винт-гайка» (PDF) (доктор философии). Технологический университет Лулео. ISSN   0348-8373 .
  15. ^ Петрич, Г.; Мьюз, Д. (1999). «Экспериментальные исследования режимов течения в горячей ветви водо-водяного реактора». Ядерная инженерия и дизайн . 188 : 75–84. дои : 10.1016/S0029-5493(99)00005-9 .
  16. ^ Смит, Дуглас Э.; Бэбкок, Хейзен П.; Чу, Стивен (12 марта 1999 г.). «Динамика монополимера в установившемся сдвиговом потоке» (PDF) . Наука . 283 (5408). Американская ассоциация содействия развитию науки: 1724–1727. Бибкод : 1999Sci...283.1724S . дои : 10.1126/science.283.5408.1724 . ПМИД   10073935 . Архивировано из оригинала (PDF) 1 ноября 2006 года.
  17. ^ переплетчик; Энглер; Хонг; Миллер (май 2001 г.). «Сравнение методов измерения расхода при непрерывном и пульсирующем потоке» . 2001 Бакалаврские проекты BE . Департамент биоинженерии Пенсильванского университета.
  • Тропея, К.; Ярин, Ал.; Фосс, Дж. Ф. (2007). Справочник Springer по экспериментальной механике жидкостей . Спрингер-Верлаг.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 46aec073ff639100c55aafe2803c4771__1703780880
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/46/71/46aec073ff639100c55aafe2803c4771.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Dimensionless numbers in fluid mechanics - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)