Facebook

Twitter

9:00 – 18:00

Время работы ПН-ПТ

+7(495)780-05-14

Мы всегда Вам рады!

Поиск
Меню
 
Динамика всплытия твердых тел в жидкости

Динамика всплытия твердых тел в жидкости

Изменение кинетических характеристик взаимодействия между твердыми телами не влечет за собой изменения самого механизма их взаимодействия. Иное взаимодействие – между твердым телом и жидкостью. Всплытие твердого тела в жидкости под воздействием выталкивающей силы начинается из его неподвижного, по отношению к жидкости, состояния и происходит с ускорением. Вначале, когда движение тела медленное, сопротивление жидкости определяется ее вязкостью и, если тело шаровидной формы, подчиняется закону Стокса. При увеличении скорости всплытия между телом и жидкостью появляется пограничный слой, которым также начинает определяться сопротивление жидкости. На поверхности всплывающего тела скорость жидкости равна скорости всплытия тела, которое вовлекает в движение жидкость, и та, за счет инерции, увеличивает силу сопротивления. Влияние толщины пограничного слоя на силу сопротивления учитывается в формулах в виде присоединенной массы.

С дальнейшим увеличением скорости всплытия тела толщина пограничного слоя уменьшается. Ламинарный характер обтекания жидкостью всплывающего тела переходит в турбулентный, что изменяет механизм сопротивления жидкости всплытию тела и приводит к увеличению градиента скорости на поверхности тела и коэффициента трения, что становится превалирующим фактором в создании сопротивления всплытию. Скорость всплытия растет до тех пор, пока тело не достигнет уравновешенного состояния, то есть пока выталкивающая тело сила уравновесится силами сопротивления жидкости, и тогда тело начинает всплывать с постоянной скоростью, которую называют максимальной. Она может наступить как на стадии сопротивления жидкости только за счет вязкости с появления пограничного слоя, так и на стадии турбули-зации.

Сложная, изменяющаяся динамика всплытия тела в жидкости порождает необходимость в каждом конкретном случае определять механизм сопротивления жидкости движению тела, при котором наступает его уравновешенное состояние. Приняв для расчета свою формулу, авторы монографии должны были обосновать, что скорость всплытия НМВ достигнет турбулентного режима обтекания. Но она может быть достигнута уже при появлении пограничного слоя или даже вязкого сопротивления. К тому же, интенсивное охлаждение расплава может не позволить включению достигнуть максимальной скорости всплытия. Поэтому расчет максимальной скорости всплытия НМВ не может быть показателем эффективности их удаления, которую необходимо определять не только по этой максимально возможной скорости, но и по времени достижения этой скорости, то есть по ускорению, с которым НМВ всплывает.

Таким образом, обе формулы из работы [1] не имеют не только практического подтверждения, но и теоретического обоснования, как и утверждение авторов о том, что при ЦЛ скорость всплытия НМВ в л/Краз больше, чем при обычном литье.