Ma`ruza Suyuqlikda qattiq jism harakati Suyuqlikda jism harakatiga qarshilik

Ma`ruza 5. Suyuqlikda qattiq jism harakati


Suyuqlikda jism harakatiga qarshilik.
Kimyo va oziq-ovqat texnologiyalarida bir qator jarayonlar qattiq jismlarning suyuqdik yoki gazlarda harakati bilan bog’liq. Bunday jarayonlarga qattiq zarrachalarni suspenziya va changlardan og’irlik, inertsion kuchlar ta`sirida cho`ktirish va suyuqlik muhitlarida mexanik aralashtirishlar kiradi. Ushbu jarayonlar qonuniyatlarini o`rganish gidrodinamikaning tashqi masalasidir.
Jismlar suyuqlikda harakat qilgan paytida qarshiliklar hosil bo`ladi.
Bu qarshiliklarni engish va jismning tekis harakatini ta`minlash uchun ma`lum mikdorda energiya sarflanishi kerak. Hosil bo`layotgan qarshiliklar asosan harakat rejimi va jism shakliga bog’liqtsir.
Laminar rejimda, ya`ni suyuqlik qovushoqligi yuqori yoki uning tezligi past va jism o`lchamlari kichik bo`lganda, jism atrofida chegaraviy qatlam hosil bo`ladi va suyuk,pik tekis, ravon oqib o`tadi.

Jism harakat tezligi ortishi bilan (turbulent rejimda) inertsiya kuch­larining ahamiyati va roli ortib boradi. Bu kuchlar ta`sirida jismni o`rab turgan chegaraviy qatlam uzila boshlaydi va natijada harakat qilayotgan jism orqa tomonida bosim pasayadi va ushbu joyda tartibsiz, uyurmali oqimchalar hosil bo`ladi (2.23b-rasm). Jismning suyuqikda harakati paytida uning old va orqa tomonlaridagi bosimlar farqi o`sib boradi va laminar rejimdagidan ancha katga bo`ladi.
Reynol’ds kriteriysining ma`pum bir qiymatidan boshlab old tomonidagi qarshilikni hisobga olmaslik ham mumkin. Trubalarda suyuqlik harakati paytidek, bunday hollarda avtomodel rejim boshlanadi.
2.24-rasmda suyuqlikda cho`kayotgan sharsimon zarrachaga ta`sir etuvchi kuchlar ko`rsatilgan.
Diametri d va zichligi rz bo`lgan zarrachaning og’irlik kuchi G va u pastga qarab yo`nalgan bo`ladi:


Arximed qonuniga binoan kutaruvchi kuch A ushbu tenglamadan topiladi:

bu erda r - suyuqlik zichligi, kg/m3.
Zarracha cho`kishiga sababchi kuch esa, kuyidagiga teng:

CHo`kish jarayonida qattiq jismga suyuqlik qarshilik ko`rsatadi. Ushbu qarshilik R qiymati muhit qovushoqligi zichligi r, zarracha ko`ndalang kesim yuzasi G’ va shakliga bog’liq.
Muhit karshilik kuchi R N’yuton qonuniga binoan ushbu tenglamadan topiladi:

bu erda £ - muhit qarshilik koeffitsienti; W<sub>cho`k</sub> - jism harakat tezligi, m/s.
CHo`kish jarayonini o`rganish natijasida ko`pchilik olimlar tomonidan quyidagi rejimlar aniqlangan va ularni ifodalovchi formulalar tavsiya etilgan:

Suyuqlik harakat rejimi	Reynol’ds soni	Arximed soni	Formula	Muhitning qarshilik koeffitsienti
Laminar	Re<2	Ag<36	Re=0,056Ar
O`tish	Re=2...500	Ar=(36...83) 103	Re=0.15Ar^715
Turbulent	Re>500	Ap>83103	Re=l,74Ar^1,5

SHar shaklida bo`lmagan jismlarning suyuqlikda harakati paytida muhitning qarshiligi sharsimon shaklli jismga nisbatan katta bo`lib, Rey­nol’ds soni va shakl omiliga bog’liq bo`ladi. ya`ni:

bu erda G’- jism yuzasi; G’sh - jism hajmiga teng sharning yuzasi.
Turli shakldagi jismlarning F koeffitsienti qiymatlari.

Zarracha shakli	SHar	Kub	TSilindr (h=10-r)	Disk (h=0,l-r)
Koeffitsient F	1	0,806	0,69	0,32

Reynol’ds kriteriysini hisoblashda shar shaklida bo`lmagan jismlar uchun asosiy chiziqli o`lcham sifatida shu jism hajmiga teng ekvivalent shar­ning diametri qo`llaniladi.

Agar, jismning hajmi V, uning massasi t va zichligi r bo`lsa, un­da ekvivalent diametri d ning qiymati ushbu tenglamadan topilishi mum­kin: