Файл: Щербинин Э.В. Струйные течения вязкой жидкости в магнитном поле.pdf

Скачать файл (11,81Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 141

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Рис. 8.31. Схема диффузора в опытах по изучению скоростной структуры течения в магнитном поле. Внизу — распределение магнитного поля по длине диффузора при различных токах питания электро магнита.

Втш — значение индукции поля (в теслах) на

выходе из диффузора.

Рис. 8.32. Распределение скоростей в плоскости симметрии 2=0 (левая часть рисунка) и в пло скости симметрии у=0 (правая часть рисунка).

с о с т а в л я л		30 мм,	н а ч а л о координат р а с п о л а г а л о с ь					в условной
вершине		д и ф ф у з о р а на		равных расстояниях от			п а р а л л е л ь н ы х
стенок.			рис. 8.32, в					г = 0
К а к следует из					плоскости	симметрии			с рос
том	поля	профиль	все	более	становится наполненным				(левая
часть	р и с у н к а ) , в		другой	ж е	плоскости	{у = 0)	при	небольших

полях и расстояниях от вершины происходит в н а ч а л е выравни

вание профиля, а затем — с ростом

поля —

формирование

я р к о

в ы р а ж е н н о й

М - образной структуры

( п р а в а я часть

р и с у н к а ) . От

метим,

что

у ж е

самой

щели на

расстоянии

мм

от входа

в д и ф ф у з о р

поток имел УИ-образную

структуру,

т а к что

диф

фузор

вступал

у ж е

д е ф о р м и р о в а н н ы й

профиль

(отношение

ско

рости

пике

скорости

в . центре

щ е л и

составляло

1,5

при

5mm = 0,218

Т)

(здесь, к а к

и на рис. 8.31,

Bmla

— индукция

поля

на выходе

из д и ф ф у з о р а ) .

4.3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

ПОТЕНЦИАЛОВ

И з м е р е н н о е в опыте распределение потенциалов

д а е т

воз

можность

объяснить

причины возникновения

М - образной струк

туры при

течении

д и ф ф у з о р е . Н а

рис.

8.33

п о к а з а н ы

распре

деление потенциала

в сечении х = 2 3 8

мм

по

высоте

д и ф ф у з о р а

Рис. 8.33. Распределение потенциала (а) и электриче ского поля Ez (б) между параллельными стенками диффузора (х=238 мм):

> ~ Ятт - О . Ш); 2 - В т 1 п = 0 , 1 2 3 ; 3 — В т 1 п = 0,218 Г.

и соответствующее ему распределение электрического						поля	Ег
при р а з л и ч н ы х значениях индукции магнитного				поля Bmin		на	вы
ходе из д и ф ф у з о р а .
И з м е н е н и е величины Ег	от	сечения к	сечению м о ж н о			просле
дить по рис. 8.34. Т а м ж е д л я		сравнения	нанесена		рассчитанная
по распределению скорости	в	сечении х = 8 3		мм	величина		иВу

( к р и в ая		4).	К а к видно	из	этих	рисунков, электрическое			поле
переменно к а к по z, т а к и по х,						причем	м а к с и м а л ь н о е	значение
Ez	имеет	место вблизи щели			у п а р а л л е л ь н о й стенки д и ф ф у з о р а .
Х а р а к т е р		распределения		Ег	аналогичен		распределению	скорости
и,	но по абсолютной величине Ez>uBv.						Т а к и м образом,	индуци
рованные		токи / z в описываемом				течении весьма велики, а			из-за
различия		в величинах Ех вдоль направления х будет иметь							место
продольное			перетекание электрического				тока .

Рис. 8.34. Распределение электрического

поля

между параллельными стенками при В т т = 0 , 2 1 8

для различных

сечении:

— *=83; 2 — д-=163; 3 — х=238 мм; 4 — величина

иВу

при а=83 мм. построенная по измерениям трубкой Пито—

Прандтля.

Действительно,

к а к п о к а з ы в а е т

распределение

потенциала

ф(х)

(рис. 8.35, а ) и соответствующее

ем у электрическое поле

Ех

(которое

с точностью д о слагаемого

VZBV о т р а ж а е т

/ ж - составля -

ющую

т о к а ) ,

такое

перетекание

происходит, причем опять - таки

в основном

вблизи

п а р а л л е л ь н ы х

стенок. Отсюда

следует, что

в соответствии со скоростной структурой

дВу

max

(rot F 3

) y ~ / * - ^ -

находится

вблизи

этих

стенок,

т а к к а к —=г^~ — т о

м а кеп

ок

XІ

х, т. е.

м а л ь н а я величина завихренности

п о р о ж д а е т с я при м а л ы х

вблизи

щели .

Рис.	8.35. Распределение потенциала	(а) и электричес
кого	поля Ех (б) по длине диффузора	( £ m i n = 0,123 Т):

1 — z=5; 2 — 2=15; 3 — 2=25; 4 — 2=35; 5 — 2=44 мм.

Н а р я д у

с этим

усиление yz , а

следовательно, и

при изоли

рованных

стенках

происходит

т а к ж е

вследствие того, что

тол

щина

пограничного

слоя

на

р а с х о д я щ и х с я

стенках

д и ф ф у з о р а

растет

вниз по

течению

и,

соответственно,

сопротивление

на

д/у

djz

djx

грузки

д л я

тока

уменьшается,

т а к что

величина -щ^ =

—

м о ж е т

о к а з а т ь с я

достаточно

большой

д л я возникновения

М-об-

разного п р о ф и л я

д а ж е в

однородном

поперечном поле. П р о в е

рочные опыты п о к а з а л и , что в сильном однородном

магнитном

поле такие профили действительно образуются .

4.4. КОЭФФИЦИЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ

сопротивлении

при

д и ф ф у з о р н о м течении известно

л и ш ь

по опытам, опубликованным в работе [21]. В этих опытах исполь

з о в а л с я д и ф ф у з о		р , в основном	соответствующий п о к а з а н н о м у на
рис. 8.31, но	его	п а р а л л е л ь н ы е стенки		выполнялись из	х о р о ш о
проводящего	м а т е р и а л а , т а к		что эти	стенки не только	играли

роль дополнительной нагрузки, но и существенно меняли, повидимому, скоростную структуру течения.

	В к р а т ц е результаты		опытов	сводятся к		тому,	что	коэффици
ент	сопротивления	д и ф ф у з о р а		в о з р а с т а е т		с увеличением			числа
Н а ,	а зависимость	£ от отношения			п л о щ а д е й —		(соо — п л о щ а д ь
						СО'О
входного сечения,		o)i —	п л о щ а д ь		произвольного		по	д л и н е	диф
ф у з о р а сечения) имеет			м а к с и м у м		в области —		= 2 .
						CU0

П Р И Л О Ж Е Н И Е

М а т е р и а л предыдущих глав содержит д а л е к о не полный пе речень результатов теоретического и экспериментального иссле дования неоднородных течений в магнитном поле. Отсутствуют, например, результаты, полученные Литовским [1, 2], Гайлитисом и Л и е л а у с и с о м [3], которые при а н а л и з е течений в бегущем маг нитном поле впервые по - настоящему попытались учесть гидрав лику при расчете индукционной м а ш и н ы ; не вошли сюда и все вопросы, связанные с особенностями течений в сильных магнит ных полях, при наличии электрических и магнитных неоднородностей. Отчасти это связано с тем, что исследование этих вопро сов находится л и ш ь в начальной стадии.

Тем не менее д а ж е приведенный м а т е р и а л свидетельствует

отом, что м а г н и т н а я гидродинамика неоднородных течений

имеет в своем активе		р я д достаточно полно изученных вопросов,
т а к что у ж е	сейчас	м о ж н о говорить о проработке конкретных
технических	проблем . П о с т а н о в к а и в о з м о ж н ы е пути решения не
которых технических		з а д а ч и о б с у ж д а ю т с я ниже .

§ 1. У П Р А В Л Е Н И Е ТРАЕКТОРИЕЙ С В О Б О Д Н О П А Д А Ю Щ Е Й СТРУИ

Н а и б о л е е простым и н а г л я д н ы м примером эффективного воз действия электромагнитного поля на струйный процесс я в л я е т с я отклонение траектории свободнопадающей струи в магнитном

поле при	пропускании вдоль нее постоянного электрического
тока . Этот	пример	тем более	интересен,	что	з а д а ч а у п р а в л е н и я
траекторией струи		м е т а л л а весьма актуальна,			в частности, в	ме
таллургии .
Д л я расчета траектории			свободной	струи, н а х о д я щ е й с я		в
магнитном	поле, ориентированном по оси z (рис. П . 1 ) , применим

к ж и д к о м у элементу струи длиной А1 и поперечным сечением AS

основное уравнение д и н а м и к и			поступательного д в и ж е н и я :
m w = P + F 3 M .				(П.1)
З д е с ь т —	масса	элемента,	р а в н а я	pA/AS;
P = m g —	сила	т я ж е с т и ;
F 3 M =	J X B A / ;
w —	ускорение;
J —	ток, пропускаемый через			струю.

Рис. П.1. Схема движения струи в электромагнитном поле

н поле силы тяжести.

	П р о е ц и р у я (П.1) на оси д е к а р т о в о й			системы координат, по
л у ч а е м
d-x _		jvB
~аТ-==~9~''				(П.2)
				(П.2)
d°-y _		jxB
~dW~g		<Г
Т а к	к а к по мере падения		струи п л о щ а д ь	ее поперечного сечения
изменяется, то изменяется			и плотность т о к а по з а к о н у
.	/	. S0

,= ~S = / 0

где So — п л о щ а д ь начального сечения струи.

С	другой	стороны, р а с х о д ж и д к о с т и				в струе остается неиз-'
менным, т а к		S 0	V	. .	\| V \|	„
		что - т г ^ т г и		]=]о	іг~- Если учесть, что, кроме
того,	н а п р а в л е н и я j		и V совпадают,		то м о ж н о записать:

. V . _	/о	_ /о_ dx	. _	/о	dy
J ~ / 0 V V їх-	V o V x - V o d t		, h - V q	d t	•

Смотрите также файлы

Акатьева С. И., Елисеева Л. А., Загидулина О. Н., Козлова Г. А., Попова С. В., Поротова С. В., Смердова Н. В., Сухорукова М. Р., Фанина О. Б.docx

3тосан бойынша айталау тест.docx

Целью данной работы является рассмотрение теорий среднего уровня и определение их места в структуре социальных знаний.docx

Вашего выступления Продукт проектной деятельности в начальной школе. Вопросы Приведите примеры разнообразных видов конечного продукта в проектной деятельности.doc

Курсовой проект 46 л., 4 рис., 12 табл., 15 источников, 1 прил.docx

Файл: Щербинин Э.В. Струйные течения вязкой жидкости в магнитном поле.pdf

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно