plik


ÿþJ. Szantyr  WykBad nr 14  Zamknity ukBad równaD mechaniki pBynów Przedstawione powy|ej równania tworz zamknity ukBad równaD mechaniki pBynów, który mo|e by zastosowany do opisu konkretnych przepBywów i uzyskania, w drodze rozwizania tego ukBadu, informacji o warto[ciach interesujcych nas parametrów tego przepBywu. Konkretna posta ukBadu równaD zale|y od przyjtego modelu pBynu. Przypadek 1: pByn nie[ci[liwy o staBej lepko[ci Zamknity ukBad równaD tworz: - równanie zachowania masy divu = 0 Du - równanie zachowania pdu Á = Áf - gradp + µ"u Dt Razem s to cztery równania skalarne z czterema niewiadomymi: - ci[nienie p - skBadowe prdko[ci ux,uy,uz W tym przypadku pole temperatury nie wpBywa na przepByw, ale samo jest uzale|nione od pola prdko[ci przepBywu poprzez równanie bilansu entropii w postaci: ëø öø "T "T "T "T z ìø Ácìø + ux + uy + uz ÷ø = TsM + »"T ÷ø "t "x "y "z íø øø T posta równania mo|na uzyska podstawiajc do oryginalnego równania zale|no[ dla energii wewntrznej: e = cT + e0 W przypadku gdy lepko[ pBynu zale|y od temperatury, równanie bilansu entropii jest sprz|one z równaniami zachowania masy i zachowania pdu poprzez zale|no[: µ = µ(T) Mamy wtedy ukBad sze[ciu równaD z sze[cioma niewiadomymi: - ci[nienie p - skBadowe prdko[ci ux,uy,uz - temperatura T - wspóBczynnik lepko[ci µ Przypadek 2: pByn [ci[liwy W tym przypadku zamknity ukBad równaD tworz: "Á + div(Áu)= 0 - równanie zachowania masy "t Du 2 öø - równanie zachowania pdu Á = Áf - gradp - gradëø µdivu + div(2µ[D]) ìø ÷ø Dt 3 íø øø De p Dp z z - równanie bilansu entropii Á = TsM + + »"T - równanie bilansu entropii Á = TsM + + »"T Dt Á Dt Á T e = - równanie energii wewntrznej v +"c (T)dT T0 p Z  funkcja [ci[liwo[ci - równanie stanu = Z(p,T)RT R  staBa gazowa Á cV = cV (T ) µ = µ (T ) - dodatkowe zale|no[ci W tym przypadku mamy ukBad dziewiciu równaD z dziewicioma niewiadomymi: - gsto[ Á - ci[nienie p - energia wewntrzna e - temperatura T - wspóBczynnik lepko[ci µ cV - ciepBo wBa[ciwe ux,uy,uz - skBadowe prdko[ci ZaBo|ono, |e wspóBczynnik przewodnictwa cieplnego » ma warto[ staB. staB. Warunki brzegowe i pocztkowe Dla umo|liwienia rozwizania powy|szych ukBadów równaD konieczne jest okre[lenie odpowiednich warunków brzegowych oraz (dla przepBywów niestacjonarnych) warunków pocztkowych. Warunki te s potrzebne do wyznaczenia dowolnych staBych i dowolnych funkcji wprowadzonych podczas caBkowania równaD. Warunki brzegowe Warunki brzegowe na powierzchni ciaBa staBego nieprzenikliwego - pByn nielepki  prdko[ normalna równa zero un = 0 - pByn lepki  prdko[ równa zero u = 0 - dana temperatura T lub strumieD ciepBa j Warunki brzegowe na powierzchni ciaBa staBego porowatego - prdko[ styczna równa zero u = 0 - prdko[ styczna równa zero ut = 0 - prdko[ normalna zadana un = f (x, y, z) - dana temperatura T lub strumieD ciepBa j Warunki brzegowe na powierzchni rozdziaBu dwóch pBynów 2 u1 = un - pByn nielepki n - pByn lepki u1 = u2 Je|eli równanie powierzchni rozdziaBu pBynów ma posta: F(x, y, z,t)= 0 to kinematyczny warunek brzegowy ma posta: "F "F "F "F + ux + uy + uz = 0 "t "x "y "z Warunki w nieskoDczono[ci zadaje si w przypadku opBywu obiektu strug, w której pole prdko[ci z dala od obiektu jest jednorodne. strug, w której pole prdko[ci z dala od obiektu jest jednorodne. p = p(") T = T(") u = u(") Warunki pocztkowe Warunki pocztkowe dotycz zjawisk niestacjonarnych i powinny by podane dla wszystkich punktów przestrzeni wypeBnionej pBynem dla chwili t = t0 Dla przepBywu pBynu nie[ci[liwego: p = p(x, y, z,t0) u = u(x, y, z,t0) Dla przepBywu pBynu nie[ci[liwego o lepko[ci zale|nej od temperatury dodatkowo: µ = µ(x, y, z,t0) T = T(x, y, z,t0) Dla przepBywu pBynu [ci[liwego dodatkowo: Dla przepBywu pBynu [ci[liwego dodatkowo: cV = cV (x, y, z,t0) Á = Á(x, y, z,t0) e = e(x, y, z,t0) Warunki pocztkowe powinny by niesprzeczne z warunkami brzegowymi. Schemat warunków brzegowych dla przepBywu zewntrznego Schemat warunków brzegowych dla przepBywu wewntrznego

Wyszukiwarka