Вплив структури на розподіл параметрів потоків і капілярне підняття води

Abstract

Візуальні дослідження руху рідини виявили структуру розподілу швидкості в поперечному перерізі. Виконано аналіз двох напрямків досліджень: ідей І. Пригожина пошуку зовнішніх сил для організації структури або системи; а також гіпотеза М. Великанова про визнання форми існування матеріальних середовищ з притаманною їм самоорганізації когерентних або дискретних утворень. Виявлення структури потоків, стійкої в просторі і часі, пояснює: чому навколишній світ демонструє високу ступінь організації і порядку всупереч домінування моделі хаосу турбулентності і твердження про тенденції зростання ентропії. Гідравлічні експерименти довели вплив структури потоків на розподіл параметрів при русі рідин і газів. Коефіцієнт гідравлічного тертя при заданих початкових параметрах залежить не тільки від числа Рейнольдса і шорсткості, але також залежить від поперечних розмірів каналу. Хвильовий характер розподілу параметрів отримано як при турбулентному, так і при ламінарному режимах течії. Хвильовий характер зміни коефіцієнта гідравлічного тертя знімає проблему невизначеності розрахунку втрат напору та інших енергетичних показників обладнання. Результати досліджень показують можливість формувати структуру потоку при русі рідин і газів. До традиційних уявлень про параболічний закон розподілу епюри усереднених значень швидкостей додано хвильовий характер розподілу пульсаційних компонент швидкості. Підсумовування епюри усереднених значень швидкості течії в кожній точці потоків з хвильовим характером розподілу пульсаційних компонент швидкості дає епюру реальних значень швидкості в кожній точці поперечного перерізу каналу. Експеримент з капілярами різних розмірів показав, що виявлена в візуальних дослідження довжина хвилі структури потоків, формує також відхилення висоти капілярного підняття води від середнього значення більш ніж на 10%. Проведені експерименти показали, що відхилення параметрів швидкості, коефіцієнта гідравлічного тертя, коефіцієнта тепловіддачі, висоти капілярного підйому води від усереднених значень для заданої величини початкового тиску при зміні поперечних розмірів проточних частин має хвильовий характер зі стійким розміром довжини хвилі.