эффект Вентури и линейчатые поверхности
Dec. 18th, 2009 10:46 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
jayrandomЭффект Вентури - снижение давления жидкости или газа в местах сужения трубы. Поверить в это сложно (мой здравый смысл подсказывает прямо противоположное), но можно провести эксперимент и убедиться.
Совершенно неожиданную связь между эффектом Вентури, линейчатостью формы поверхности сосуда и отсутствием турбулентности (!) заметил и запатентовал 33 года назад изобретатель Ларри Добсон. Сейчас срок патента истёк, стало быть он в public domain.
Эта идея восхитительна по своей простоте. Если поверхность сосуда, через который пропускается жидкость, линейчатая (у него в примере - однополостный гиперболоид), то частицы движутся по прямолинейным траекториям и настоящей турбулентности с потерей энергии не возникнет. Мало того, он также утверждает, что никакая другая форма не даст повышения давления (в общем случае следует читать "изменения давления", т.к. эту воронку можно и перевернуть) без турбулентности.
Мне кажется, что если это хорошенько понять, то можно будет создать настоящую теорию обтекания жёсткого крыла, обладающую предсказательной силой - а не тот разброд экспериментально обдутых профилей, который мы имеем.
Совершенно неожиданную связь между эффектом Вентури, линейчатостью формы поверхности сосуда и отсутствием турбулентности (!) заметил и запатентовал 33 года назад изобретатель Ларри Добсон. Сейчас срок патента истёк, стало быть он в public domain.
Эта идея восхитительна по своей простоте. Если поверхность сосуда, через который пропускается жидкость, линейчатая (у него в примере - однополостный гиперболоид), то частицы движутся по прямолинейным траекториям и настоящей турбулентности с потерей энергии не возникнет. Мало того, он также утверждает, что никакая другая форма не даст повышения давления (в общем случае следует читать "изменения давления", т.к. эту воронку можно и перевернуть) без турбулентности.
Мне кажется, что если это хорошенько понять, то можно будет создать настоящую теорию обтекания жёсткого крыла, обладающую предсказательной силой - а не тот разброд экспериментально обдутых профилей, который мы имеем.
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2009-12-19 04:18 am (UTC)В местах сужения дороги уже всё едет, а вот перед сужением стоит.
no subject
Date: 2009-12-19 09:59 am (UTC)no subject
Date: 2009-12-19 08:57 pm (UTC)И ещё есть ощущение давления от соседних, особенно задних машин. И въезд в сужение, перед которым все толкались, ощущается, как снижение давления.
Может, это "ложный друг популяризатора" :-)
no subject
Date: 2009-12-21 09:23 am (UTC)no subject
Date: 2009-12-21 01:11 am (UTC)Больше всего непонятно, почему в гиперболоидной воронке в узком месте плотность газа не возрастает. На втором месте по непонятности стоит определение потенциальной энергии давления в несжимаемой жидкости, поскольку непонятно, как она может за счет своего давления совершить работу.
no subject
Date: 2009-12-21 09:29 am (UTC)Помнится, в школе это показывали на примере гидравлического пресса. При этом жидкости необязательно сжиматься или расширяться - она просто передаёт давление из одного места в другое, и если ей дадут возможность двигаться (и совершать таким образом работу), то она не будет расширяться, а просто будет течь из одного места в другое.
Можно даже и проще, без гидропрессов: столб несжимаемой воды оказывает на уровне земли давление, но работы не совершает; а если вместо стенки на уровне земли поставить поршень в трубе - то вода начнёт выдавливать его (совершая работу), при этом по мере заполнения трубы высота столба (и давление на поршень) будет уменьшаться.
no subject
Date: 2009-12-21 11:13 am (UTC)Второй пример - это потенциальная энергия веса воды, а в формулу Бернулли входит еще одна составляющая, именно энергия давления.
Я думаю, нужно просто взять сжимаемую жидкость и устремить сжимаемость к нулю. Предел работы, которую жидкость совершит при расширении, видимо окажется не ноль.
no subject
Date: 2009-12-21 11:19 am (UTC)В случае трубы переменного диаметра, вода совершает работу потём ускорения при переходе из толстой части трубы в тонкую (а потом эту кинетическую энергию может передать дальше). И здесь количество вещества уже роляет.
Йа в шоке!
Date: 2009-12-26 07:28 pm (UTC)2) Касательно линейчатой формы: да, Ларри Добсон молодец. При такой форме и правда не должно возникать турбулентности, если пользоваться предположением, что линии тока стационарны и непрерывны. Но при больших скоростях течения жидкости линии тока уже нельзя считать строго стационарными, и начиная с каких-то критических скоростей турбулентность будет появляться и при таком сечении трубы. Заслуга этого сечения в том, что критическая скорость для него больше, чем для любого другого сечения.
3) Нигде не утверждалось, что при сужении трубы не будет повышаться плотность жидкости (газа)!
Я надеюсь, что вам будет понятно то, что я тут написала.
Re: Йа в шоке!
Date: 2009-12-28 09:26 pm (UTC)1. "Значит в месте сужения давление должно уменьшиться, и это факт."
Здесь ошибка в том, что за факт принимается формула. Факт - это то, что происходит, а не то, что следует.
Удивило же меня то, что следствие из формулы воспротиворечило моему интуитивному ожиданию.
2. Траектория частиц, при которой встречается минимум сопротивления - прямолинейна. Если форма ограничивающей поверхности линейчата, то это состояние достигается даже на границе с ограничивающей поверхностью. Поэтому естественно будет ожидать, что случайно возникшая турбулентность будет скорее гаситься, чем развиваться.
3) Пожалуйста, пускай повышается (и понижается обратно после прохождения сужения). Но симметрично, ввиду симметрии ограничивающей поверхности.
Re: сорри :)
Date: 2009-12-30 10:05 pm (UTC)2) Я с Вами согласна, опять же до какой-то критической скорости.
3) Система будет симметрична на малых (по сравнению критической) скоростях.
Спасибо, Вы меня довольно правильно поняли.