Общие сведения об относительном взаимодействии жидкости и твердого тела

Если тело движется в жидкости, то жидкость оказывает силовое воздействие на это тело, для преодоления которог требуется затратить часть энергии тела. Наоборот, если тело неподвижно, а жидкость его обтекает, тело оказывает сопротивление движению жидкости, на что требуются затраты энергии жидкости. Силы сопротивления, возникающи при таких взаимодействиях, идентичны, поэтому взаимодействие тела и жидкости называется относительным. Возможны три вида силового взаимодействия жидкости и твердого тела. Рассмотрим их на примерах.

Если поток жидкости обтекает тонкую пластину (рис. 3.11, а), установленную вдоль набегающего потока, н поверхности пластины возникают силы трения Е= Етр. Та как они оказывают сопротивление потоку жидкости, их назвали силами сопротивления трения.

При обтекании потоком жидкости пластины, установленной перпендикулярно набегающему потоку (рис. 3.11, б), на пластину действуют в основном силы давления набегающего потока (Р) и в зоне завихрения потока жидкости з телом (Е2). При этом > Е2, а силы трения на поверхност тела пренебрежимо малы по сравнению с разностью Е= =В = Т7! - Е2. Эти силы назвали силами сопротивления давления.

При обтекании потоком жидкости призматического тела (рис. 3.11, в) силы сопротивления трения и силы сопротивления давления соизмеримы между собой, поэтому силово воздействие жидкости на тело Р складывается из этих дву сил:В Три случая взаимодействия жидкости и твердого тела

Рис. 3.11. Три случая взаимодействия жидкости и твердого тела:

а — обтекание пластины, установленной вдоль потока;

6 — обтекание пластины, установленной перпендикулярно потоку; в — обтекание призматического тела

И. Ньютоном из опыта было получено, что силовое взаимодействие жидкости и твердого тела может быть определено по формуле

где с — коэффициент сопротивления, который определяется по опытным данным или аналитическим формулам; со — характерная площадь тела; р — плотность жидкости; V —В скорость набегающего потока.

В дальнейшем эта формула была получена теоретически на основе теории размерностей.

Зная формулу касательных напряжений

для случая обтекания жидкостью плоской пластинки можно записать

где Су — коэффициент сопротивления (трения).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >