WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Пусть законы изменения и являются простыми гармоническими, т.е. они имеют вид:

;

(21)

.

(22)

Формула работы реакции потока в данном случае, исходя из (20), примет вид:

(23)

Очевидно, что работа по формуле (23) в зависимости от значения функции (т.е. от значения параметра ) может быть положительной, нулевой или отрицательной. Она имеет:

наибольшее положительное значение при ;

нулевое значение при или ;

наибольшее отрицательное значение при.

Итак, при работа реакции поток за период достигает максимального положительного значения, которое равно:

,

(24)

и средняя мощность за период равна:

,

где частота колебания скорости и форм-объема.

Подставив и в выражение (22) и преобразовав его, получим:

.

(25)

Тогда производная форм-объема по времени имеет вид:

.

(26)

Таким образом, из выражений (21) и (26) следует, что в случае простых гармонических законов изменения скорости и форм-объема, работа реакции потока за период будет наибольшей положительной при колебаниях и, находящихся в противофазе (рис. 3). При этом средняя мощность реакции потока за период оказывается положительной и пропорциональной: плотности жидкости; средней скорости движения тела; амплитуде и частоте колебания скорости движения тела; амплитуде колебания форм-объема тела и его скорости изменения. Это есть положительный гидродинамический эффект, который способствует движению тела. Данный эффект объясняется тем, что в моменты времени и (рис. 3), одинаково удаленные от моментов времени, соответствующих точкам и, за одинаковые промежутки времени величина работы реакции для случая, соответствующего моменту, будет больше, чем величина работы, соответствующая моменту, даже если величины реакций здесь окажутся одинаковыми, так как за один и тот же промежуток времени тело будет проходить в положении больший путь, чем в положении.

Эффект разности работ еще более усиливается за счет того, что в положении величина реакции будет больше, чем в положении за счет большей. В результате за период работа реакции потока жидкости будет положительной величиной.

Аналогичным образом можно объяснить эффект отрицательный или нулевой работы.

Далее в продолжение данной главы приведено доказательство того, что работа реакции потока за период в зависимости от сдвига фаз колебаний скорости и форм-объема при любых периодических законах их изменения с одинаковым периодом может способствовать движению тела, препятствовать ему или быть безразличной.

Рис. 3. Изменение скорости движения тела и его

форм-объема при их колебаниях в противофазе

Достоверность вышеприведенного положительного гидродинамического эффекта подтверждается при расчете работы гидродинамической реакции потока жидкости на примере движения тела морского животного (метрового кальмара).

Так как в настоящее время не существует технических устройств, в которых был бы реализован данный эффект, поэтому для расчета было взято естественное живое тело кальмара. Условно тело кальмара можно считать эллипсоидом, а его движение пульсационным. Все параметры кальмара взяты из соответствующей литературы.

Примем для тела:

  • закон изменения скорости :,

где ; ;

закон изменения наружной поверхности :,

где ; ;

частота колебания скорости и форм-объема : Гц;

период их колебаний: сек;

плотность морской воды: кг / м3 ;

полуфокальное расстояние: м.

Определена работа по общей интегральной формуле (14) и через коэффициенты разложений скорости и форм-объема по формуле (24). Для этого составлены компьютерные программы на языке программирования object Pascal в визуальной среде Delphi.

Результат расчета работы по общей интегральной формуле (14) (с погрешностью ) представлен на рис. 4. Работа реакции потока: Дж и средняя мощность за период: Вт.

Для расчета работы реакции потока жидкости по коэффициентам разложений и по формуле (24) необходимо вычислить коэффициент разложения по выражению (25). Имеем:

.

Интерфейс программы и результат расчета коэффициент по разработанной программе (с погрешностью ) представлен на рис. 5. Коэффициент: м3. Тогда работа по формуле (34): Дж и средняя мощность за период: Вт.

Рис. 4. Результат расчета работы реакции потока по интегральной

формуле по разработанной программе

Рис. 5. Результат расчета коэффициента b1 разложения

форм-объема по разработанной программе

Полученные теоретические выражения работы реакции потока (14) и (24), как показали расчеты, дают почти одинаковые значения. Это подтвержден положительный гидродинамический эффект реакции потока безграничной идеальной несжимаемой однородной жидкости за период, возникающий на поверхности пульсирующего эллипсоида вращения при продольном движении в ней в направлении большой оси.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена двум гидродинамическим задачам:

задаче присоединенной массы пульсирующего вытянутого эллипсоида вращения при продольном движении в направлении его большой оси в безграничной идеальной несжимаемой однородной жидкости.

исследованию механизма существования и возникновения дополнительной осевой силы при движении пульсирующего вытянутого эллипсоида вращения в нестационарном потоке в безграничной идеальной несжимаемой однородной жидкости.

В итоге исследования получены следующие результаты:

    1. Впервые найдено выражение потенциала скорости безграничной идеальной несжимаемой однородной жидкости, вызванного продольным движением в ней пульсирующего вытянутого эллипсоида вращения в направлении его большой оси.
    2. Получены выражения для описания и расчета гидродинамических характеристик безграничной идеальной несжимаемой однородной жидкости на пульсирующей поверхности вытянутого эллипсоида вращения при продольном движении в направлении его большой оси таких, как гидродинамическое давление жидкости, кинетическая энергия потока и его гидродинамическая реакция, действующая на тело.
    3. Исследована работа, совершаемая гидродинамической реакцией потока жидкости за период при различных законах движения эллипсоида вращения. Определено, что:

при равномерном движении тела с периодической пульсацией работа реакции потока за период равна нулю;

при периодическом движении и пульсации тела с одинаковым периодом работа реакции потока жидкости за период есть половина работы силы, которая равна отрицательному значению произведения плотности жидкости на скорость движения тела и на скорость изменения его форм-объема.

    1. Получено выражение работы реакции потока жидкости за период через коэффициенты разложения скорости движения эллипсоида вращения и скорости изменения его форм-объема, которое представляет собой простую сумму как результат наличия общих гармоник в разложениях и.
    2. Получено выражение работы реакции потока жидкости за период через первые коэффициенты разложения скорости движения эллипсоида вращения и его форм-объема, по которому в зависимости от значения параметра функции работа может быть положительной, отрицательной или равной нулю.

Если законы изменения скорости и форм-объема тела простые гармонические, то работа реакции потока имеет:

наибольшее положительное значение при, т.е. при сдвиге по фазе колебаний и на (т.е. противофазе);

нулевое значение при или, т.е. при сдвиге по фазе колебаний и на или на соответственно;

наибольшее отрицательное значение при, т.е. при совпадении фаз колебаний и.

    1. Доказано, что работа реакции потока за период в зависимости от сдвига фаз колебаний скорости движения эллипсоида вращения и его форм-объема при любых периодических законах их изменения с одинаковым периодом может способствовать движению тела, препятствовать ему, или быть безразличной.
    2. Установлено, что в случае простых гармонических законов изменения скорости движения эллипсоида вращения и его форм-объема при противофазе колебаний и, работа реакции потока жидкости достигает наибольшего положительного значения и средняя мощность реакции потока за период является положительной величиной, пропорционально плотности жидкости, средней скорости движения тела, амплитуде и частоте колебания скорости движения тела, амплитуде колебания форм-объема тела и его скорости изменения. Это есть положительный гидродинамический эффект потока жидкости на поверхности пульсирующего эллипсоида вращения при продольном движении в ней в направлении его большой оси, который впервые выявлен и описан в данной работе.

СПИСОК ПУБЛИКАций ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

По списку ВАК:

  1. Нгуен Мань Хунг, Хабаров П.С. Потенциал скорости течения жидкости, вызванного поступательным движением пульсирующего эллипсоида вращения в безграничной жидкости // Вестник Астрахан. гос. техн. ун-та. 2005. №5 (28). Специальное приложение. С.145148.
  2. Хабаров П.С., Нгуен Мань Хунг. Расчет работы реакции потока на пульсирующий эллипсоид вращения, движущийся в безграничной жидкости // Вестник Астрахан. гос. техн. ун-та. 2006. №2 (31). С.251258.
  3. Хабаров П.С., Нгуен Мань Хунг. Моделирование гидродинамических характеристик при движении пульсирующего эллипсоида вращения в направлении большой оси в безграничной идеальной жидкости // Южно-российский вестник геологии, географии и глобальной энергии (Научно-технический журнал). Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2006. № 7 (20). С.172180.

Иные издания:

  1. Нгуен Мань Хунг, Хабаров П.С. Обзор приближенных методов отыскания потенциала скорости для тел постоянной и меняющейся формы, движущихся в безграничной жидкости // Вестник Астрахан. гос. техн. ун-та. 2005. №2 (25). С.170176.
  2. Хабаров П.С., Нгуен Мань Хунг. Продольное движение пульсирующего эллипсоида вращения в безграничной жидкости // ХХV Российская школа по проблемам науки и технологий, посвященная 60-летию Победы. Краткие сообщения. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. С.7173.
  3. Хабаров П.С., Нгуен Мань Хунг. Некоторые характеристики пульсирующего эллипсоида вращения при его продольном движении в безграничной жидкости // Естественные науки. Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2005. № 10. С.122127.
  4. Хабаров П.С., Лубенко В.Н., Нгуен Мань Хунг. Работа реакции потока жидкости за период при движении в ней пульсирующего тела // Естественные науки. Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2005. № 2 (11). С. 7281.

Подписано к печати 11. 03. 2008.

Заказ № 156. Тираж 100 экз.

Астраханский государственный технический университет.

Типография АГТУ, 414025, г. Астрахань, ул. Татищева 16.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»