Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
28
1.Wprowadzeniedomechanikipłynów
-jakiesiłydziałająnadnoibokizbiornika(np.basenu)ijakamusibyćkon-
strukcjategozbiornika,abybyłonbezpieczny?
-dlaczegojedenprzedmiotpołożony(lubpłynący)nawodzietonie,ainnynie?
-dlaczegoniektóreprzedmiotypłynącepowodziemogąstracićswojąstateczność?
Trzebawtymmiejscuwskazaćrównieżnaprzepływyprzezwarstwyporowate(np.
przepływwodywgruncieczywaparatachprzemysłowych).
Wszystkietezagadnieniajakteżwiele,wieleinnychwchodząwzakresistano-
wiąprzedmiotmechanikipłynów.
Płyn(którynazwiemynewtonowskim)jesttosubstancja2,którawspoczynku
nieprzenosinaprężeństycznych.Powyższadefinicjaoznacza,żepłynyprzenoszą
naprężeniastycznetylkowruchu,awięcjeślipoddamytakąsubstancjędziałaniu
naprężeniastycznego(czylidziałamynańsiłą),choćbyobardzoniewielkiejwarto-
ści,towefekciewywołamyjejruch.
Abysformułowaćprawamechanikipłynów,którepozwoląrozwiązaćróżneproble-
myizagadnieniaprzepływowe,wpierwszejkolejnościnależyrozważyćpodstawowy
modelopisudanejsubstancji.Otóżkażdypłynskładasięzniezliczonejliczbymolekuł,
którewykonującszeregchaotycznychruchów-obrotowych,drgających,wszczególno-
ścizderzająsięmiędzysobą.Niemażadnej,nawetteoretycznejmożliwościopisustanu
wszystkichmolekuł.Możliwyjestjedyniestatystycznyopiszachowaniasiętychmolekuł.
Wmechanicepłynówiwinnychnaukachfizycznychichemicznychoperujesię
pojęciemliczbyKnudsenazdefiniowanejzależnością
Kn1
L
L
,
(1.1)
gdzie:L-przeciętnaodległośćmiędzycząsteczkami,awprzypadkugazów-śred-
niadrogaswobodnamolekuł,czylidrogapomiędzydwomakolejnymi
ichzderzeniami,m,
L-rozmiarliniowyzbiornikagazulubopływanegociała,m.
GdyliczbaKnudsenajestmała
(
Kn<0,01
)
,wówczasmożnanieuwzględniać
molekularnejstrukturygazu,lecztraktowaćgazjakoośrodekciągły(continuum).
Oznaczato,żewypełniaonprzestrzeńwsposóbciągły,bezpustychmiejsctypowych
dlastrukturymolekularnej.Wprzeciwnymprzypadkugazjestnatylerozrzedzony,
żemożebyćrozpatrywanytylkowramachtzw.aerodynamikimolekularnejnapod-
stawiemetodmechanikistatystycznej.Wartododać,żewwarunkachnormalnych2
średniadrogaswobodnamolekułwynosiL±0,06μm.
Modelośrodkaciągłegoumożliwiaokreślaniemakroskopowychwłaściwości
płynujakofunkcjipołożeniapunktuwprzestrzeniorazczasuipotraktowanieich
jakopól.Stwarzatomożliwośćwprowadzeniauproszczeńmatematycznychwbada-
niachruchupłynuizastosowaniaogólnychtwierdzeńteoriipolawmechanicepły-
nów.Przykładowodlapolaciśnieńmożnatowyrazićnastępująco:
1Odmiennąkategoriąsąnaprzykładpłynyplastyczne(ciałaBinghama),doktórychnależy
międzyinnymismoła.Niebędąonejednakprzedmiotemrozważańwniniejszejksiążce.
2WarunkinormalnezaznaczanesązwyczajowosymbolemN.Przykładowo1Nm3powietrza
oznaczaobjętośćjednegom3powietrzawwarunkachnormalnych,tzn.00C,1,013·105Pa.
