Реактивное движение кальмара

[sergey zhukov]

Dan B-Yallay
Это для всех случаев.

[Dan B-Yallay]

sergey zhukov в сообщении #1616530 писал(а):

Когда мы говорим, что вентилятор передает импульс потоку, то это не обязательно означает, что скорость потока должна увеличится.

Разумеется.Только тогда должна увеличиться масса (точнее плотность) потока. Только откуда? Среда ведь несжимаемая (условно). Или телу можно передать импульс не меняя его скорость и массу?

-- Пн ноя 06, 2023 12:42:23 --

sergey zhukov в сообщении #1616446 писал(а):

А вот что будет, если вентилятор поместить в трубу, чтобы воздух притекал к нему строго по оси так же, как и уходил с него (импеллер)? В этом случае вентилятор не меняет импульса воздуха вдоль оси. Будет он испытывать осевую силу?

И вообще наша с Вами беседа началась вот с этого вопроса и я аргументирую в рамках тех условий. Вы решили поменять вопрос?

[sergey zhukov]

Dan B-Yallay
Конечно, скорость в трубе постоянного сечения может падать, только если среда сжимаема. Я это имел ввиду.

Насчет импульса воздуха. Все правильно: импульс воздушного потока не увеличивается (импульс же от скорости только зависит в конце-концов). Но поток импульса через поток воздуха существует. Примерно, как вода в озере стоит на одном уровне, хотя реки в него втекают и вытекают. Вентилятор же в данном случае работает против силы давления. Это тоже поток импульса. Только не "конвективный", а от давления по поверхности. На сечении входа в вентилятор поток импульса давления ниже, чем в выходном сечении вентилятора.

[Dan B-Yallay]

sergey zhukov в сообщении #1616547 писал(а):

Насчет импульса воздуха. Все правильно: импульс воздушного потока не увеличивается (импульс же от скорости только зависит в конце-концов).Но поток импульса через поток воздуха существует.

Извините, но это смахивает на отрицание закона сохранения импульса. Если импульс воздуха по всей длине трубы не изменяется, то куда девается поток импульса от вентилятора в середине?

sergey zhukov в сообщении #1616547 писал(а):

Вентилятор же в данном случае работает против силы давления

Хорошо. Я понял, что Вы хотите сказать. Вентилятор работает на создание разницы давлений, туда и уходит поток импульса. Это для воздуха, который вы предложили считать сжимаемым. В принципе вполне приемлемое объяснение.

B силу несжимаемости воды, для водяного насоса этот аргумент -- " вентилятор передает импульс потоку, то это не обязательно означает, что скорость потока должна увеличится." -- уже не работает. Вы предлагаете давать разные объяснения для разных сред?

-- Пн ноя 06, 2023 13:24:06 --

sergey zhukov в сообщении #1616547 писал(а):

На сечении входа в вентилятор поток импульса давления ниже, чем в выходном сечении вентилятора.

Что такое "поток импульса давления"?

[sergey zhukov]

Dan B-Yallay в сообщении #1616552 писал(а):

Разве что на преодоление трения. Но тогда это надо оговаривать.

Разумеется, на преодоление трения. Выше был же пример, что в жидкости без трения это не работает.

Поток импульса давления - это я не точно сказал, конечно. Давление же не вектор. Таким вектором будет произведение давления на поверхности на единичную нормаль к поверхности. Если это умножить на элементарную площадку и проинтегрировать по поверхности, получим поток импульса через поверхность от сил давления.

[amon]

sergey zhukov в сообщении #1616555 писал(а):

Поток импульса давления - это я не точно сказал, конечно.

Именно так. Осмысленная величина - плотность потока импульса. Это импульс, проходящий через единичную площадку в единицу времени. В гидродинамике эта самая плотность равна
$\Pi_{ik}=p\delta_{ik}+\rho v_iv_k$

[Dan B-Yallay]

Кстати, насчёт кольцевой трубы:

sergey zhukov в сообщении #1616510 писал(а):

Теперь нальем в эту трубу реальную вязкую жидкость. Структура течения при включенной помпе абсолютно та же самая, что и в первом случае. Но что-то теперь отличается. Помпа теперь всегда будет испытывать реакцию. Но ведь поток ведет себя точно так же?

Рассмотрим трубку тока жидкости, идущую по кольцу из сопла помпы ко входу в помпу. Cогласно Бернулли:

$$\displaystyle {\frac {\rho v^{2}}{2}}+\rho gh+p={\text{const}}.$$

В силу несжимаемости воды, скорость $v$ и плотность $\rho$ постоянны, $g$ и $h$ разумеется тоже. Поэтому и давление $p$ в кольце тоже везде одинаково, что перед помпой, что за ней.

Если помпа будет испытывать реакцию, то не из-за разницы давлений.

[sergey zhukov]

Dan B-Yallay в сообщении #1616552 писал(а):

B силу несжимаемости воды, для водяного насоса этот аргумент -- " вентилятор передает импульс потоку, то это не обязательно означает, что скорость потока должна увеличиться." -- уже не работает.

А почему не работает? Вы полагаете, что если среда несжимаемая, то в ней и давление не меняется? Не нужно путать изменение плотности с изменением давления. В несжимаемой среде давление может меняться и без изменения плотности. Вот, скажем, растет же давление в океане с глубиной.

На самом деле, в несжимаемой среде это работает еще отчетливее, т.к. там это работает в чистом виде. Давление до вентилятора ниже, чем после него что в сжимаемой, что в несжимаемой жидкости. Сжимаемая среда слегка меняет свой импульс, проходя через вентилятор (сжимается и замедляется) и поэтому немного сложнее, а вот несжимаемая жидкость точно не меняет импульс. И сжимаемая и несжимаемая жидкости являются просто проводником потока импульса от вентилятора к трубе.

-- 07.11.2023, 01:07 --

Dan B-Yallay в сообщении #1616567 писал(а):

Кстати, насчёт кольцевой трубы:

Это уравнение Бернулли - для невязкой жидкости. Для любой вязкой жидкости давление вдоль трубки тока всегда падает по направлению течения (точнее, оно все сильнее (чем дальше мы продвигаемся вниз по течению) отклоняется в меньшую сторону от того, что дает уравнение Бернулли для этой точки). Тогда все правильно. Я и говорил, что в идеальной невязкой жидкости помпа никакой реакции не испытывает. Точнее, испытывает только на время разгона этой жидкости, а потом уже нет. А во время разгона движение нестационарное, уравнение Бернулли там не применить, т.к. энергия потока при прохождении через помпу не сохраняется. Но в общем ясно, что перепад давлений при разгоне будет (либо помпа окажется не способна качать идеальную жидкость, но с этим можно справиться).

[Dan B-Yallay]

sergey zhukov в сообщении #1616569 писал(а):

А почему не работает? Вы полагаете, что если среда несжимаемая, то в ней и давление не меняется?

Я полагаю что если жидкость несжимаема, то её плотность не меняется. Соответственно , если её импульс до помпы равен импульсу после помпы, значит равны и скорости.

[sergey zhukov]

Dan B-Yallay
Скорости равны. Ну и что? Давление же разное. Я с того и начал, что как же так: скорости потока до и после вентилятора равны, так чем же он занимается? Жидкость ведь он не разгоняет. Что же он делает тогда? А вот он работает против давления.

[Dan B-Yallay]

sergey zhukov в сообщении #1616575 писал(а):

Ну и что? Давление же разное. Я с того и начал, что как же так: скорости потока до и после вентилятора равны,

Хорошо, пусть помпа работает только на создание разницы давлений перед и за ней.

В таком случае какова природа сил, которые ускоряют частицы воды в баке -- в сторону водозаборной трубы помпы?
Откуда берется энергия на эту работу?

-- Пн ноя 06, 2023 15:44:26 --

sergey zhukov в сообщении #1616569 писал(а):

Это уравнение Бернулли - для невязкой жидкости

Да, прощу прощения. Упустил из виду.

[sergey zhukov]

Dan B-Yallay в сообщении #1616578 писал(а):

Откуда берется энергия на эту работу?

А вот возьмем замкнутую трубу с движущейся идеальной жидкостью, и в одном месте сделаем сужение типа конфузор/диффузоор. Кинетическая энергия потока в сужении выше. Откуда она берется? Или такую же трубу можно из одного бака в другой рассмотреть.

Понятно, что когда помпа только начинает разгонять поток, ее работа выше, чем когда она уже стационарно работает. Как электродвигатель при пуске потребляет многократно больший ток, чем рабочий (это в том числе вклад мощности, идущей на разгон ротора и нагрузки).

[peg59]

С электродвигателем не прокатывает. Пусковой ток - это чисто реактивный ток, обусловленный низкой индуктивностью из-за медленного вращения ротора. Он будет таким же и без всякой нагрузки.

[Dan B-Yallay]

sergey zhukov в сообщении #1616591 писал(а):

А вот возьмем замкнутую трубу с движущейся идеальной жидкостью, и в одном месте сделаем сужение типа конфузор/диффузоор. Кинетическая энергия потока в сужении выше. Откуда она берется?

Eсли жидкость идеальная и невязкая, тут тогда Бернулли уж можно наверное?. Кинетическая энергия потока увеличивается за счёт уменьшения давления в среде в месте сужения.

----------------------------

Давайте рассмотрим следующую ситуацию. Импеллер массой $m$ состоит из крыльчатки с мотором, помещенной в тонкостенную трубу сечением $S$ кв.м. Включаем мотор, ориентируем импеллер струёй вниз и он висит ровно в спокойном воздухе.

Обьяснение 1: сила поддерживающая импеллер в воздуха происходит от разницы давлений над и под крыльчаткой $F = \Delta p \cdot S$

Обьяснение 2: импеллер держится в воздухе за счёт отбрасывания вниз масс воздуха с ускорением $F = m \cdot a$.

Вы считаете, что Oбъяснение 1 более правильно ?

[sergey zhukov]

peg59
Ну, я потому и написал "в том числе". Реактивный ток, конечно, добавляет. Но активный тоже выше. Вообще, может, электродвигатель тут и не самый удачный пример.