Введение к работе
Актуальность работы. Поиск новых закономерностей всегда актуален в любой отрасли науки. Для гидравлики это связано также с наличием большого числа эмпирических зависимостей, несмотря на существование хорошо развитого математического аппарата теоретической гидродинамики. Одним из путей является использование новых физических закономерностей и теорий, которые до определенного времени не учитываются совсем иди недостаточно принимаются во вникание. Таким подходом может стать теория движения энергии.
Вопрос о появлении и распространении энергии в жидкости тесно связан с возникновением движения. В сзязи с этим проведенное исследование касается задач неустановившегося движения жидхости, которое является одной из наиболее активно развивающихся и актуальных проблем гидравлики. Особенности такой физической величины как энергия, требуют теоретического подхода. Поэтому возникла необходимость в теаретической работе, в которой принципы движения энергии и опирающийся на них энергетический подход могли бы быть применены-для оценки свойств потока жидкости.
Научная новизна. Наличие зависимости между потоком жидкости и переносом энергии, в первую очередь механической, общепринято. Физическое содержание этой связи опирается на выводы, изложенные в докторской диссертации Н.А.Умова "Движение энергии в телах". Но вопрос, который в общем виде был поставлен в этой работе, о том, каким представляется движение среды в связи с движением энергии, до настоящего времени не рассматривался, по крайней мере, в отношении жидкости. В настоящей работе сделана перєая попытка проанализировать как закономерности движения энергии влияют на закономерности движения самой жидкости. Был рассмотрен механизм появления и развития движения жидкости в связи с появлением и распро-
странением энергии как результата работы внешних сил.
По результатам такого анализа обосновано, что течение :іядко-сги, как форма движения имеет волновой характер. Показано, что характер течения жидкости и его энергетическое содержание много-вариантны и зависят от выбора условий, в которых состояние жидкости считается устойчивым. Исходя из тождественности течения жидкости и волнового движения получены зависимости, позволяющие оценить пропускную способность канала и потока.
Цель и задачи. Цель работы — исследование закономерностей волнового безнапорного потока жидкости и его характеристик в канале с горизонтальным дном на основе использования принципов движения энергии. Также требовалось определить область применения нового теоретического подхода и дать рекомендации по его практическому использованию.
Зыли поставлены следующие задачи:
-
Проанализировать возникновение движения и его энергетическую сторону в соответствии с процессом появления энергии в жидкости.
-
Провести анализ кинематики и динамики жидкости в полубесконеч-ком канале с горизонтальным дном с учетом процесса появления и распространения энергии.
-
Рассмотреть неустановившееся движение жидкости и связанное с ним движение энергии в канале ограниченной длины.
-
Проанализировать установившийся поток с учетом закономерностей волнового движения жидкости на примере канала с резким сужением.
Практическая значимость выполненной работы заключается в возможности применения предложенного подхода к решению различных задач гидравлики, связанных с неустановившимся движением жидкости, с распространением и взаимодействием волн перемещения, а
также задач неразномерного установившегося движения жидкости в каналах с резким сужением. Полученные результаты открывают путь для дальнейших исследования с использованием энергетического подхода к анализу движения жидкости и стимулируют поиск более строгих и новых обоснований для уже известных гидравлических явлений и эффектов.
Достоверность результатов обусловлена использованием принципов теории, подтвержденных, в различных областях физики, а также получением в качестве промежуточных результатов формул Рассела, Лагранжа, известных из теоретических и экспериментальных исследований.
Апробация работы. Вопросы, касающиеся темы диссертации докладывались на: региональных конференциях молодых ученых в УралНИИВХ С Свердловск, 1986-19875, Конференции молодых ученых з Институте задних проблем АН СССР С1988), научно-технических конференциях Московского государственного университета природообу-стройства С1996, 1997).
Публикации. Ш теме работы опубликовано 5 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Основная часть работы содержит 182 страницы, зключая 14 иллюстрации. Список литературы содержит 101 наименование.