Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Электротехника -> Столяров Ю.С. -> "Журнал Моделист-конструктор №11" -> 14

Журнал Моделист-конструктор №11 - Столяров Ю.С.

Столяров Ю.С. Журнал Моделист-конструктор №11 — М.: Молодая гвардия, 1966. — 56 c.
Скачать (прямая ссылка): jurnalmodelist111966.djvu
Предыдущая << 1 .. 8 9 10 11 12 13 < 14 > 15 16 17 18 19 20 .. 34 >> Следующая

Когда возникают вихри
Рейнольде родился в 1842 году, в девятнадцать лет работал на заводе инженером. Именно здесь он понял, как важно инженеру знать математику, и для изучения ее поступил в Кембриджский университет. По окончании его Рейнольде получает кафедру физики в Манчестерском университете. В изданиях этого учебного заведения он в течение тридцати пет печатал свои научные статьи. Здесь же были опубликованы и те две работы, благодаря которым его имя до сих пор не сходит со страниц научных трудов. Это статьи «О двух видах движения воды» (1В83г.) и «О законе сопротивления в параллельных каналах» (1884 г.). В них содержалось решение парадокса, в течение нескольких лет сдерживавшего развитие целой науки — гидродинамики. Было доказано, что сопротивление жидкости в трубе прямо пропорционально скорости и обратно пропорционально квадрату диаметра трубы. Однако спустя несколько лет другие ученые получили совершенно противоположный результат: сопротивление оказывалось прямо пропорциональным квадрату скорости и обратно пропорциональным диаметру трубы. Многократные повторения опытов подтвердили правильность обоих выводов. Вода то подчинялась теории, то выходила из повиновения.
Рейнольде взяпся за эту проблему, имея большой опыт гидродинамических исследований. Он проделал такой эксперимент: в воду, текущую в стеклянной трубке, ввел тонкую струйку красителя. Она быстро вытянулась в длинную, резко очерченную, не смешивающуюся с водой полоску, параллельную стенкам трубки. Вода как будто движется концентрическими слоями, как вложенные одна в другую металлические трубки: внутренняя — быстрее, примыкающая к ней — чуть медленнее, следующая — еще медленнее.
Ламинарным (слоистым) называет Рейнольде такое течение.
А если увеличить скорость? Сразу, резким скачком замедляется движение подкрашенной струйки. Видно, как быстрые, беспорядочные завихрения перемешивают краску с водой ло всему объему трубки — ламинарное течение потеряло устойчивость, превратилось в турбулентное (вихревое).
Стремясь понять, что в этот момент происходит в потоке, Рейнольде придумал любопытную аналогию. «Жидкость можно /подобить отряду солдат, ламинарное течение — четкому походному строю, турбулентное — беспорядочному движению. Тогда скорость жидкости л диаметр трубы — это скорость движения и величина отряда. Вязкость — Дис-
циплина, плотность — вооружение. Чем больше отряд, чем быстрее маневры и чем тяжелее вооружение, тем раньше расстраивается походный порядок. И так же турбулентность начинается тем быстрее, чем тяжелее жидкость, чем меньше ее вязкость и больше скорость и диаметр трубы».
Наглядно? Конечно. Но для инженерных расчетов одной наглядности недостаточно. Нужны количественные зависимости.
Итак, когда же в жидкости возникают вихри? Тогда, когда силы инерции, определяемые скоростью, размером трубы и плотностью, превышают силы вязкости. Значит, характер течения должен зависеть от соотношения этих сил. Так Рейнольде получил безразмерную величину, названную впоследствии в его честь числом Рейнольдса — Re. Проведя сотни экспериментов с течением жидкости в трубах, он убедился, что оно остается ламинарным только при тех скоростях, пока число Rc меньше 2300. Если же оно большо 6000 — течение обязательно турбулентное. В промежутке же между этими предельными значениями в нем возникают вихри, которые тут же затухают или уносятся
ПОЧЕМУ КОНЬКИ СКОЛЬЗЯТ: 1 — лезвие конька; 2 — лед; 3 — водяная прослойка.
24
потоком. Теперь стало ясно, почему более ранние исследователи получали столь противоречивые результаты. Один проводил свои опыты с капиллярными трубками, где число Рейнольдса было меньше 2300, а течения, которые изучались другими, были турбулентными.
Но истинное значение работ Рейнольдса оказалось гораздо более важным, чем решение этого гидродинамического парадокса. Прежде всего он обратил внимание исследователей на турбулентность, которой после него занимались и занимаются крупнейшие физики, механики и математики мира. А число Рейнольдса, введенное им в научный обиход, легло в основу прикладной гидро- и аэромеханики. Оказалось, что сопротивление и подъемная сила маленькой модели, движущейся в жидкости, точно так же зависят от числа Re, как и у сооружения в натуре. Поэтому, продув в аэродинамической трубе небольшие модельки, мы можем с достаточной точностью вычислить сопротивление будущих самолетов, подводных лодок, автомобилей или силу, с которой ветер будет давить на мачты, здания и мосты...
КТО НЕ СЛЫШАЛ О СТАРИННОЛЇ СПОСОБЕ УТИХОМИРИВАТЬ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ МАСЛА, ВЫЛИВАЕМОГО В МОРЕ (1 — масляная пленка; 2 —кинетическая энергия штормовых волн. Превращенная в тепловую энергию).
Ученый - инженерам
Во времена Рейнольдса считалось, что наука — это одно, а инженерная практика — совсем другое, что тот и другой род деятельности не имеют между собой ничего общего, не соприкасаются. Рейнольде был одним из первых ученых, понявших всю несостоятельность подобных взглядов. В своих научных работах он старался увидеть прикладную сторону. И даже темы для исследований он брал из широко известных случаев практики.
Предыдущая << 1 .. 8 9 10 11 12 13 < 14 > 15 16 17 18 19 20 .. 34 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed