Файл: Салтанов, Н. В. Гибкие нити в потоках [монография].pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2024

Просмотров: 58

Скачиваний: 0

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

С помощью соотношений (1У .53) и (1У .54) находим

 

Т

Р й -^ s cosy, п

■ = s.

(1У .78)

 

*

о у

'

д<р

 

Подставляя второе

из соотношений

(1У .71)

и соотношения

(ТУ .78)

в соотношение (1 У .7 4 ),

записываем

,

 

 

 

п др _ w casyl*

 

 

2

(1У .79)

 

- —п^ — У j t cosy+syj'^Zco$ у tsyjsds.

Опреде,лим величину

Q,Jp 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n ' n ip

 

v - g * -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- ^ г I / * Л 1

 

 

 

 

- % ) ds-

 

(1У .80)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С помощью выражений

С/

 

и

(1У .57)

находим

 

 

 

(1У .54)

 

 

 

 

 

~е_ ■-ДД

cosy,

 

■- р

=

-leas 2у +s.

(1У .81)

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя второе

из соотношений

(1У .74) и

соотношения

(1У .81)

в выражение (1 У .8 0 ),

получаем

 

Kn dp J j Z cos у -fl у cos2y-

 

 

 

 

 

,]р ^ c o s y l 1

 

 

 

 

* п ~

2

'

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

■s y j ^Zcos y+ ly c o s 2 y -s y J (lcos2y-s) Us.

ц у

g g j

Пусть имеет

место

неравенство

(1 У .6 3 ).

Тогда соотношение

(1У .68)

переходит в следующее:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^

=

Р о г .

 

 

 

 

О У .83)

.Выражения (1У .72)

для.

 

,

(П .75)

для

Q p

, (1У .79)

для

0 .!р

и (1У .82) для

QSP

принимают вид

 

 

 

 

 

//

 

 

 

тр

^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q'u

-Q*Z1 =

-

2 ^ f

( ^ + sY /( i* sv)

,

 

 

(1У.84)

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q ip

= q f r =

2

 

1

+ Sy / ( i + s y ) s d s .

 

(1У .85)

JUsL______ Kn ^ L J (

z

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя выражения (1 У .6 7 ),

(1 У .6 9 ),

(1У .72)

и (1У .75)

в

соотношение (1 У .6 5 ),

находим обобщенную силу

:

 

 

 

 

 

 

Р0 +2ш1

 

 

 

j"

j z

cosy +

 

 

 

 

+s<j>l(Z cosyi-sy) ds + J

/

Q

 

 

 

 

 

 

 

j Z

cosy-f- ly c o s2 y -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- * у / C t cosy * lycos 2у

- s y )

ds .

 

 

( 1 У . 8 6 )

120


Подставляя выражения (ГУ .68) , (1 У .7 6 ), (1У .79) и (1У .В2) в со­ отношение (1 У .6 6 ), определяем

Цу = ( р0 + ш1) 1 c° s ? -

,7

 

 

 

 

-

 

 

^

J

f

Ц COSу -г $</>! f z

COS

+

 

sets +

 

 

 

 

 

 

-/■J

! Z cos у /l if cos Zif ■s H ( i COS <p +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

l <f c o s2 f

- s t f j f г cos 2tf - s )a 's

 

 

 

(1У .87)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть имеет

место

неравенство

Ц У .6 3 ).

Тогда с помощью соотно­

шений (1 У .6 5 ),

(1 У .6 7 ),

(iy .69)^ H

 

(1У .84) получаем

 

 

 

 

 

 

 

< С ,-Р 0

* 2 w l

 

 

 

 

 

+ s < fj(it - t s fj ds

 

 

 

( 1У .88)

 

С помощью соотношений

(1 У .6 6 ),

(1 У .7 6 ),

(1У .83)

и

(1У .85)

на­

ходим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

w l2 - !<п pciJ

j

Zi S f j '

-c s f j s d s .

 

(1У .89)

 

Уравнения Лагранжа второго

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

рода для обобщенных координат

и f

имеют вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

±

 

i h .

M

l

.

q b

 

 

 

 

(1У .90)

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

d i

 

dZ

 

z '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дА $

__

9

 

 

 

 

(1У .91)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

Ar

Ti

-

УS* '

 

 

 

 

(1У .92)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

У - ,

Tg

,

 

и

Q~v

определяются

соответственно

соотношениями

(1 У .5 2 ),

(1 У .6 2 ),

(1У .86)

и (1 У .8 7 ).

Если имеет

место

условие

 

а У . 6 3 ),

то

величины

т/ ,

 

и

 

 

 

определяются выражениями

 

(1 У .6 4 ),

(ХУ. 88) и

 

(1 У .8 9 ).

Подставляя в этом случае выражения

(1 У .5 2 ),

(1 У .6 4 ),

(1У .88)

и (1У..89)

в соотношения (1У .90) ,

(1 У .9 2 ).

записываем

си ст ем

уравнений для

определения величин

 

% и

у

в

явном виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( у * 2 те г) % * ( j

 

* те г) l f =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

Рд + 2 w l - Хп p d J

 

+sy>l( Z + sp)ds,

 

(1У .93)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= Pg

+ w

l - ? * f £

J

/ Z+s<f/( z +s p )s d s .

 

(1У*94)

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Пусть

выполнены неравенства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

иг-'О,

г >-а, z +if>o .

 

(ТУ .95)

Тогда находим

г

 

 

 

 

 

 

г

 

 

d s

 

 

 

f f z +s<f>/(Z + s y )d s = J

(z * s (f)

 

 

 

0

- l

( z * +

i l < f

 

*

0J^

)

,

 

(1У .96)

 

 

 

 

 

 

 

J

 

(Z + sf)sd s = J"(Z+s<f>y sds =.

(1 7 .9 7 )

 

 

4

( г Ч

и

^

 

щ

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

2

I

3 ~

'

'

 

2

 

 

 

Подставляя выражения (1У .96)

и

(1У .97)

в уравнения (1У .93) и

(1 У .9 4 ),

соответственно

получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= PQ+2 w l - Хп d p i

(Z 2*ZI<P+

 

 

(1У .98)

 

 

 

 

 

(

у

4

4

4

1

4

)

^

 

 

 

 

 

~Po + m i - b i i £ L

( z 2+

j

i i ? +

~

^ y

(1У .99)

 

 

Выберем в качестве

характерного

масштаба времени 4

значение

 

 

 

 

 

t

= ,/ ^

W

 

 

 

(1У .100)

 

 

 

 

 

 

*

-

у

~ 4Ро

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введем далее

следующие безразмерные величины:

 

 

 

 

 

 

 

у

_

 

*

 

 

 

 

(1У .101)

 

 

 

 

 

 

х =

Т ’

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1У .102)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р„

 

 

 

 

(1У .103)

 

 

 

 

 

(1Р Я кп dp911

 

 

 

 

 

 

 

Г

 

 

 

7П-

 

 

 

 

(1У .104)

 

 

 

 

 

 

 

*п * Р 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г,иг

а

2/-Ш/1

 

 

 

(1У .105)

 

 

 

 

 

 

 

Ро

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24 EI

 

 

 

(ТУ .106)

 

 

 

 

 

 

 

Рпг2

 

 

 

Тогда система уравнений

 

 

 

 

запишется

следующим

(1У .98)

и

(1У .99)

образом:

 

 

 

(Р р +гР )К + (Р р *Р )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. < а ж

-

 

 

 

 

 

 

 

 

(ТУ .107)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

122


2 (Рр^ р ) К +2 (fip* Z (t)9 +2!L г

 

 

^ А - а'

2 + 3и Ф + ^ ) -

 

 

(1У .108)

Пусть выношены неравенства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w < О, Z <0,

Z * Itf < о .

 

 

(1У Л 09)

Тогда находим

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J /i> - s f) ( i+s<p)ds = (z +зу)гd s - - l ( z 2 ,

(1 У .Н 0 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

Далее

получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[ j Z t S<tj d

* S f) sds = ~ ^

( z

f s ? ) 2sds =

 

 

 

 

J

 

 

 

П

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 4

2

 

(1 У .Ш )

 

 

 

 

 

 

 

J -

 

 

 

Подставляя

соотношения (1У .110)

и (1 У .1 П )

в уравнения

(1У .93)

и (ТУ.9 4 ),

соответственно получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

( j * 2m' l) i +(i$ +m' 1)

г^ =

 

 

 

 

 

=р0 - 2 1 4 ***п 4 p l ( i 2+ Zl?+

! ?3£ ) ,

(1 У .И 2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 4 П

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— У

(ТУ .И З)

 

 

= P0 - / u , l l , J ^ P l ( z 2, i z i y , ^ f )

 

 

 

 

Используя определения. (1У .100) -

(1 У Л 0 6 ),

уравнения

(1У Л 12)

и (1У Л 13)

записываем в безразмерном

виде

 

 

 

 

 

 

 

(p P +2p ) ' i +

(РР + в )Ф =

 

 

(1У Л 14)

 

 

 

 

 

+

 

)

 

 

 

 

 

 

з

 

 

 

 

 

 

 

 

*

} ’

 

 

 

 

2((‘pft‘)i;+ 2(iup+§ p ) r + Y f ‘

 

f t 1* !

 

(1УЛ15)

Пусть выполнены неравенства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ш < о,

Z < о , Z

* l<f .

 

 

(ТУЛ 16)

Таким образом, в каждый момент времени существует такое

s ,

удовлетворяющее

условию

 

 

 

 

 

 

(ТУ Л 17)

 

 

 

о < S< I,

 

 

 

для которого

 

 

 

 

 

 

 

% ■* Зу> = 0.

 

 

 

(ТУ.ТТ8 )

 

 

 

 

 

 

Из условия

(ТУ.1 1 8 ) получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у — ? .

 

 

 

(1У.ТТ9)

 

 

 

 

 

 

 

 

123