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: 133

Скачиваний: 0

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

д и мо	подвести	к насосу и тем больший		перепад давлений дол
ж е н	р а з в и в а т ь	насос,	чтобы сохранить	постоянное значение	Qi
(рис.	П . 1 4 , а ) .	Тогда	вторичный расход	Q 2 и соответственно	ко

эффициент э ж е к ц и и п в о з р а с т а ю т (см. рис . П . 1 4 , б , в ) .

Рис. П.14. Результаты опыта по МГД-эжекции при поддержании заданного расхода в первичном контуре:

Ар;	W.
П р и всей	простоте принципа работы М Г Д - э ж е к т о р а про

цессы, происходящие в нем, имеют р я д особенностей. Во - первых,


в магнитном			поле резко меняется скоростная структура тече
ния	в к а м е р е		смешения . П р е д с т а в л е н и е	о распределении скорос
тей	в к а м е р е		прямоугольного сечения 30x96 мм2		д а е т рис . П.15.
З д е с ь		приведены результаты измерения		скорости	по оси трубы
г/ = 0		м е ж д у	стенками, п а р а л л е л ь н ы м и	полю (см. рис. П . 15, а ) ,

Рис. П.15. Распределение скорости в камере смешения попе рек (а) и вдоль (б) направления поля:

а: 1 — В=0,48 Г; 2 — В=0,254; 3 — 5=0;

б: — — z=47 мм;

2=0.

и	м е ж д у	стенками, перпендикулярными полю	на оси трубы 2 = 0
и	вблизи	стенки г = 47 мм (см. рис. П.15, б ) .	Расстояние м е ж д у

сечением, где проводились измерения, и н а ч а л ь н ы м сечением

смешения

составляло

мм.

И з рис. П.15

видно, что скоростная

структура

претерпевает

в магнитном

поле качественно те ж е изменения, что и при

внезап

ном плоском

расширении

(п.3.1 главы

V I I I ) , т. е. в

я д р е

потока

скорость

течения

стремится к нулю, а

весь

расход ж и д к о с т и со

средоточивается

у граней

камеры,

п а р а л л е л ь н ы х

полю. Это

гово

рит о том, что роль вязкого и турбулентного механизма

обмена

количеством

д в и ж е н и я резко ослабевает

и о п р е д е л я ю щ и м

стано

вится электродинамический механизм обмена .

К р о м е

того,

эти

измерения говорят

о том,

что

о р г а н и з а ц и я

спутного

потока

у плоской струи,

р а с п р о с т р а н я ю щ е й с я

ограни

ченном (в направлении поперек поля)

пространстве,

не

приводит

к ликвидации пространственного

э ф ф е к т а ,

обычно

способству

ющего появлению М - образной скоростной

структуры.

Д р у г о й особенностью

работы

М Г Д - э ж е к т о р а

является

наве

дение во вторичном потоке противо-э. д. с , препятствующей пе


редаче количества д в и ж е н и я					от	первичного		потока вторичному.
С этим связано то обстоятельство,							что при	/ і > 1	н а л о ж е н и е маг
нитного	поля	не	только	не д о л ж н о			увеличивать		значения	ги,	но,
наоборот, д о л ж н о приводить					к его уменьшению до значения п — \.
Если	ж е	/г<&1, то,		к а к	п о к а з а л и опыты, магнитным					полем
сравнительно		легко м о ж н о			повысить коэффициент э ж е к ц и и
в 2—3	р а з а	без	увеличения		расхода э ж е к т и р у ю щ е г о потока.						К
преимуществам			М Г Д - э ж е к т о р а			м о ж н о отнести			т а к ж е	сравни

тельную простоту регулирования к а к расходов первичного и вто


ричного потоков, т а к и коэффициента					э ж е к ц и и .
§ 5. З А М Е Ч А Н И Я О Р А Д И А Л Ь Н О М П И Н Ч Е
В п. 2.3.5 г л а в ы I I было				показано,	что при пропускании сфе
рически	р а д и а л ь н о г о тока			ж и д к о с т ь	приходит в движение . Т а м
ж е были	д а н ы	оценки	интенсивности		в о з б у ж д а е м о г о	д в и ж е н и я
в зависимости		от угла	конусности воронки, величины			пропускае

мого тока и физических свойств жидкости в предположении

малости	вторичных	индуцированных	токов	и д а н а	физическая
интерпретация явления .
Пространственно		неоднородная плотность		тока в	проводящей
ж и д к о й	или газообразной среде м о ж е т		иметь	место в с а м ы х		раз
личных	областях	физики и техники, т а к		что	оценить	по

следствия этого явления в разнородных ситуациях не пред ставляется в о з м о ж н ы м . Р а с с м о т р и м л и ш ь некоторые примеры .

К а к известно, до потери устойчивости в плазменном линей

ном пинче	э л е к т р о м а г н и т н а я	сила уравновешена	р а д и а л ь н ы м
градиентом	д а в л е н и я . П р и	появлении, например,	«сосисочной»

неустойчивости плазменный шнур к а к бы перетягивается в оп

ределенных местах и,			следовательно, в этих местах плотность
тока	становится	неоднородной. Э л е к т р о м а г н и т н а я сила теперь
у ж е	не м о ж е т	быть	уравновешена градиентом д а в л е н и я , и в

плазменном шиуре возникают внутренние течения газа . Несом


ненно, что	вторичные	течения	д о л ж н ы играть		в а ж н у ю роль		в по
с л е д у ю щ е м развитии		р а с п а д а	плазменного шнура;			а н а л и з	этого
влияния м о ж е т составить з а д а ч у				специального		исследования .
Д р у г и м 'примером,		на этот	р а з	из области	техники, где		ука
занное явление м о ж е т		играть определенную - роль, является дуго
в а я с в а р к а	и п л а в к а	металлов . П о н и м а н и е			гидродинамических

явлений, происходящих при прохождении тока с неоднородным распределением плотности, м о ж е т помочь построению качест

венно	правильных	моделей	этих	производственных процессов.
Возникновение		д в и ж е н и я	при	неоднородной	плотности	тока
м о ж е т	лечь в основу создания перемешивателей				металлов,	спла

вов, р а с п л а в о в . Конструктивное выполнение перемешивателей в зависимости от назначения может быть с а м ы м р а з л и ч н ы м . П р о странственно неоднородная плотность тока достигается, напри мер, введением в емкость цилиндрической ф о р м ы электродов

различной

п л о щ а д и поперечного

сечения,

профилированием

ф о р м ы емкости, помещением в

ж и д к о с т ь

тела

с существенно

от

л и ч а ю щ е й с я

электропроводностью и т. д.

П р и

этом

имеется

воз

можность таким о б р а з о м организовать

д в и ж е н и е

жидкости,

чтобы

оно

с о в п а д а л о

конвективным д в и ж е н и е м ,

в ы з в а н н ы м

выделением

тепла,

само тепло использовать

на

подогрев

ме

т а л л а

или

р а с п л а в а .

преимуществам

такого

перемешивателя

следует отнести

чрезвычайную

простоту

конструкции.

Н а к о н е ц ,

это

явление,

в о з м о ж н о ,

играет определенную

роль

в р а з р я д н ы х

процессах в

атмосфере, например

я в л е н и я х

по

р о ж д е н и я

смерча. Действительно, чтобы

д в и ж е н и е проводящей

(ионизованной)

среды

с о п р о в о ж д а л о с ь

вихревой,

азимутальной

с о с т а в л я ю щ е й скорости,

достаточно

наличия

осевой

или ради

альной составляющей магнитного поля .

Последнее

ж е м о ж е т

возникнуть,

если электрический ток

в р а з р я д е

будет

о б л а д а т ь

некоторой

закруткой .

этих

условиях

электрическая

энергия

р а з р я д а

(молнии)

будет

переходить

кинетическую

энергию

в р а щ а т е л ь н о г о

д в и ж е н и я

в смерче.

Н е

исключена

т а к ж е

воз

можность,

что

исходное

д в и ж е н и е

без

закрутки,

возникающее

при прохождении электрического тока пространственно неодно родной плотности, приобретает з а к р у т к у вследствие потери ус тойчивости.

§ 6. С А М О В О З Б У Ж Д Е Н И Е СИСТЕМЫ

С Р А Д И А Л Ь Н Ы М ПОТОКОМ Ж И Д К О С Т И

В главе I I (п.2.3.7) было показано, что при течении, в ы з в а н

ном линейным	источником р а д и а л ь н о й скорости, в	а з и м у т а л ь н о м
магнитном поле проводника с током в жидкости		индуцируется
электрический	ток, с о в п а д а ю щ и й по н а п р а в л е н и ю	с током в про

воднике. Это обстоятельство наводит на мысль использовать ин

дуцируемый ток	д л я питания		цепи	первичного линейного	про
водника и, таким	о б р а з о м ,	получить		при определенных р е ж и м а х
с а м о п о д д е р ж и в а ю щ у ю с я		или	д а ж е	с а м о в о з б у ж д а ю щ у ю с я	сис
тему.

Рис. П.16. Устройство с осесимметричным тече нием жидкости, реализующее режим самовоз буждения:

а — схема устройства; б — эквивалентная электриче ская схема.


П о л о ж и т е л ь н у ю				обратную	связь м о ж н о	осуществить,		напри
мер,	по	схеме,	приведенной на рис. П. 16.			З д е с ь	1 —	цилиндр
с радиусом г і и проводимостью					сть по которому пропускается ток
д л я	создания		азимутального		магнитного	поля .	Одновременно
цилиндр служит источником р а д и а л ь н о й скорости							в р б ъ е м е		ж и д
кости	2,	заключенной м е ж д у			кольцевыми	э л е к т р о д а м и		3	с на
р у ж н ы м		радиусом		г2.
В начальный момент времени к внутреннему цилиндру / при
ложено электрическое поле Еи					создающее	в нем	ток 7 ь	З а т е м ,
после выхода			системы в р е ж и м с а м о в о з б у ж д е н и я ,				индуцирован

ный ток J по коммутативной цепи с сопротивлением i?3 снова по

дается в цилиндр /, а	н а ч а л ь н о е поле	Е\ отключается . Эквива
лентная электрическая	схема в таком	р е ж и м е представлена на
рис. П.16, б.

Т а к им о б р а з о м , н а ч а л о с а м о в о з б у ж д е н и я определяется усло вием равенства тока, проходящего по цилиндру, и тока, индуци

рованного в объеме жидкости:

Ji=J.

(П.18)

Н а ш а

з а д а ч а

состоит

том, чтобы

определить условие

само

в о з б у ж д е н и я

исходя из

з а д а н н ы х

п а р а м е т р о в

течения.

П р е д п о л о ж и м ,

что

з а д а н

р а д и а л ь н ы й

расход через

поверх

ность

цилиндра Q = 2nrilVrlt

а в области течения имеется

л и ш ь

р а д и а л ь н а я с о с т а в л я ю щ а я

скорости Vr- Тогда из d i v V = 0

за

д а н н о г о

расхода

имеем

^ j

(П.19)

уравнение

д в и ж е н и я

V r d V I = _ J L d l _ ^ H ± d r H ±

дг

позволяет

по

известным

Я ф определить

необходимый

пере

п а д давлений .

Я ф

находится

из у р а в н е н и я М а к с в е л л а

з а к о н а

О м а :

j = rot

H =

a ( E

+ n 0 V x H ) .

Последнее

соотношение

проекции на ось z принимает

вид

—

(П.21)

где

R e m = -тігт•

причем

д л я

внутреннего

цилиндра

(П.21)

следует

п о л о ж и т ь Е=Е\

V r = 0 .

Р е ш е н и е

(П.21) находится

элементарно:

Я ф = — - — г

—

во внутреннем цилиндре;

а2Е2

Я ш

2 - R e m

г-\

/ - ' - R e m

в области

течения.

П о с т о я н н а я С определяется из

условия

непрерывности

Яф

на

границе

р а з д е л а

г=ги

т а к

что

окончательно решение

д л я

об

л а с т и течения

приобретает

вид

а2Е2п

Г г , / а, £ , 2 - R e m

W r \ н е т - і 1

я ^ - 2 3 Р ^ г і т ; + ^ £ Г ~ ~ 2 — 4 \ T J

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