W przypadku przepływu potencjalnego y u z. nieściśliwego równanie zachowania masy przekształca się w równanie Laplace a: = + + t

Podobne dokumenty
J. Szantyr Wykład 8 Warstwy przyścienne i ślady 1

Analiza Matematyczna Praca domowa

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

Pole magnetyczne magnesu w kształcie kuli

25. RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE PIERWSZEGO RZĘDU. y +y tgx=sinx

Stan naprężenia. Przykład 1: Tarcza (płaski stan naprężenia) Określić siły masowe oraz obciążenie brzegu tarczy jeśli stan naprężenia wynosi:

Linie sił pola elektrycznego

Elektrodynamika Część 5 Pola magnetyczne w materii Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

MECHANIKA 2. Praca, moc, energia. Wykład Nr 11. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Elektrodynamika Część 2 Specjalne metody elektrostatyki Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Elektrodynamika Część 4 Magnetostatyka Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Pierwiastki kwadratowe z liczby zespolonej

Przepływy laminarne - zadania

Strumień Prawo Gaussa Rozkład ładunku Płaszczyzna Płaszczyzny Prawo Gaussa i jego zastosowanie

= sin. = 2Rsin. R = E m. = sin

MATURA PRÓBNA 2 KLASA I LO

POLITECHNIKA ŚLĄSKA. WYDZIAŁ ORGANIZACJI I ZARZĄDZANIA. Katedra Podstaw Systemów Technicznych - Mechanika Stosowana. y P 1. Śr 1 (x 1,y 1 ) P 2

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

ZADANIE 1 Poniżej znajduje się fragment wykresu funkcji y = f (x). ZADANIE 2 Na podstawie podanego wykresu funkcji f

3.2. Podstawowe własności funkcji. Funkcje cyklometryczne, hiperboliczne. Definicję funkcji f o dziedzinie X i przeciwdziedzinie Y mamy w 3A5.

J. Szantyr - Wykład 3 Równowaga płynu

[L] Rysunek Łuk wolnopodparty, paraboliczny wymiary, obciążenie, oznaczenia.

) q przyłożona jest w punkcie o współrzędnej x = x + x. Przykład Łuk trójprzegubowy.

J. Szantyr Wykład 5 Turbulentna warstwa przyścienna

Promieniowanie dipolowe

12. FUNKCJE WIELU ZMIENNYCH. z = x + y jest R 2, natomiast jej

Całkowanie przez podstawianie i dwa zadania

Funkcje wielu zmiennych

UKŁADY JEDNOWYMIAROWE. Część III UKŁADY NIELINIOWE

cz. 2. dr inż. Zbigniew Szklarski

Wykład FIZYKA I. 9. Ruch drgający swobodny

Równania Maxwella i równanie falowe

26. RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE ZWYCZAJNE DRUGIEGO RZĘDU

Wektory. P. F. Góra. rok akademicki

Wykład FIZYKA I. 9. Ruch drgający swobodny. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Elektrodynamika Część 10 Promieniowanie Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Podstawy robotyki. Wykład II. Robert Muszyński Janusz Jakubiak Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki Politechnika Wrocławska

Elektrodynamika. Część 5. Pola magnetyczne w materii. Ryszard Tanaś. Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

MECHANIKA II. Praca i energia punktu materialnego

METODY MATEMATYCZNE I STATYSTYCZNE W INŻYNIERII CHEMICZNEJ

Równania dla potencjałów zależnych od czasu

Analiza wektorowa. Teoria pola.

Elektrostatyka, cz. 1

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 3

Matematyka kompendium 2

VIII. ZBIÓR PRZYKŁADOWYCH ZADAŃ MATURALNYCH

MECHANIKA 2 RUCH POSTĘPOWY I OBROTOWY CIAŁA SZTYWNEGO. Wykład Nr 2. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Optyka. Wykład V Krzysztof Golec-Biernat. Fale elektromagnetyczne. Uniwersytet Rzeszowski, 8 listopada 2017

I. Pochodna i różniczka funkcji jednej zmiennej. 1. Definicja pochodnej funkcji i jej interpretacja fizyczna. Istnienie pochodnej funkcji.

Wykład 17 Izolatory i przewodniki

Elektrostatyka. Potencjał pola elektrycznego Prawo Gaussa

Zestaw 0. 1 sin 2 x ; k) (arctg x) 0 = 1 ; l) (arcctg x) x 2 m) (arcsin x) 0 = p 1

Elektrostatyka ŁADUNEK. Ładunek elektryczny. Dr PPotera wyklady fizyka dosw st podypl. n p. Cząstka α

Badanie oddziaływania pola magnetycznego na przewodnik z prądem

Funkcje trygonometryczne

2. CHARAKTERYSTYKI GEOMETRYCZNE FIGUR PŁASKICH

Elektrostatyka. Prawo Coulomba Natężenie pola elektrycznego Energia potencjalna pola elektrycznego

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 5, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Programowanie nieliniowe optymalizacja funkcji wielu zmiennych

J. Szantyr - Wykład 7 Ruch ogólny elementu płynu

Aerodynamika I. wykład 3: Ściśliwy opływ profilu. POLITECHNIKA WARSZAWSKA - wydz. Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa A E R O D Y N A M I K A I

Ważną rolę odgrywają tzw. funkcje harmoniczne. Przyjmujemy następującą definicję. u = 0, (6.1) jest operatorem Laplace a. (x,y)

Arkusz 6. Elementy geometrii analitycznej w przestrzeni

Zagadnienia brzegowe dla równań eliptycznych

Laboratorium komputerowe z wybranych zagadnień mechaniki płynów

Fizyka 2 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Przykłady do zadania 1.1 : Obliczyć dane całki podwójne po wskazanych prostokątach. π 4. (a) sin(x + y) dxdy, R = π 4, π ] [ dy = sin(x + y)dy = dx =

Pole elektromagnetyczne

Liczby zespolone. Niech C = R 2. Zdefiniujmy dwa działania w C. Dodawanie + : C 2 C zdefiniowane jest przez

ODLEGŁOŚĆ NA PŁASZCZYŹNIE - SPRAWDZIAN

Elektrodynamika Część 3 Pola elektryczne w materii Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Rozdział 22 Pole elektryczne

Optyka Fourierowska. Wykład 1 Analiza sygnałów i układów dwuwymiarowych

Podstawy fizyki sezon 2 2. Elektrostatyka 2

Wymiana ciepła. Ładunek jest skwantowany. q=n. e gdzie n = ±1, ±2, ±3 [1C = 6, e] e=1, C

Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice

Macierze normalne. D : Dowolną macierz kwadratową można zapisać w postaci A = B + ic gdzie ( ) B = A + A B = A + A = ( A + A)

POLE MAGNETYCZNE ŹRÓDŁA POLA MAGNETYCZNEGO. Wykład 9 lato 2016/17 1

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

LXVII OLIMPIADA FIZYCZNA ZAWODY II STOPNIA

Magnetyzm cz.i. Oddziaływanie magnetyczne Siła Lorentza Prawo Biote a Savart a Prawo Ampera

Dielektryki polaryzację dielektryka Dipole trwałe Dipole indukowane Polaryzacja kryształów jonowych

Równanie Schrödingera

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE W MEDYCYNIE

Wykład 15: Indukcja. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

Elementarne przepływy potencjalne (ciąg dalszy)

RÓWNANIA MAXWELLA. Czy pole magnetyczne może stać się źródłem pola elektrycznego? Czy pole elektryczne może stać się źródłem pola magnetycznego?

MATEMATYKA POZIOM ROZSZERZONY PRZYKŁADOWY ZESTAW ZADAŃ NR 1. Czas pracy 150 minut

1.11. RÓWNANIE RÓŻNICZKOWE OSI UGIĘTEJ

Równanie przewodnictwa cieplnego (II)

Wykład 14: Indukcja. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

ver magnetyzm

Odp.: F e /F g = 1 2,

Ć w i c z e n i e K 2 b

Teoria pola elektromagnetycznego

Funkcje trygonometryczne. XX LO (wrzesień 2016) Matematyka elementarna Temat #5 1 / 14

lim = 0, gdzie d n oznacza najdłuższą przekątną prostokątów

( ) σ v. Adam Bodnar: Wytrzymałość Materiałów. Analiza płaskiego stanu naprężenia.

Ruch po równi pochyłej

Fizyka dla Informatyków Wykład 8 Mechanika cieczy i gazów

Transkrypt:

J. Szantr Wkład nr 3 Przepłw potencjalne 1 Jeżeli przepłw płn jest bezwirow, czli wszędzie lb prawie wszędzie w pol przepłw jest rot 0 to oznacza, że istnieje fnkcja skalarna ϕ,, z, t), taka że gradϕ. Przepłw taki nazwam przepłwem potencjalnm, a fnkcję φ nazwam potencjałem prędkości. Mam: ϕ ϕ W przpadk przepłw potencjalnego z z płn nieściśliwego równanie zachowania mas przekształca się w równanie Laplace a: ρ ϕ ϕ div ρ divgradϕ ϕ t ϕ ϕ z ) 0 0 Pierre Laplace 1749-187 Równanie Laplace a jest liniowe, co oznacza, że sma jego rozwiązań jest również rozwiązaniem. W praktce więc można składać bardzo skomplikowane fnkcje potencjał, opisjące złożone przepłw, z fnkcji opisjącch tzw. przepłw elementarne.

Przepłw potencjalne szczególnie dobrze nadają się do modelowania matematcznego rch płn w obszarach poza warstwami przściennmi i śladami, gdzie wpłw lepkości płn na obraz przepłw jest pomijalnie mał. Sposób tworzenia złożonch przepłwów potencjalnch zostanie pokazan na przkładzie przepłwów płaskich czli dwwmiarowch). W tm przpadk mam: gdzie: ϕ, ) ϕ, ) ψ ψ, ), ) ϕ ψ - potencjał prędkości - linie ekwipotencjalne - fnkcja prąd - linie prąd ϕ ψ

Elementarne przepłw potencjalne 1. Przepłw jednorodn a ϕ b ϕ ) b a, ϕ Potencjał prędkości: Linie ekwipotencjalne: a b Fnkcja prąd: Linie prąd: ) b a, ψ a b

. Źródło dodatnie lb jemne) ±πr r lb: r ϕ ± r r Źródło jest pnktem osobliwm w pol przepłw, w którm następje wpłw płn o określonm natężeni objętościowm. Wpłw ten odbwa się jednakowo we wszstkich kiernkach. W przpadk źródła jemnego czli jścia), płn dopłwa do źródła i w nim znika. Mam więc: ± gdzie: r πr ϕ ± ln πr π r - prędkość promieniowa Stałe wartości potencjał φ wstępją dla stałch wartości promienia r, czli linie ekwipotencjalne są współśrodkowmi okręgami.

W kładzie współrzędnch prostokątnch mam: r cosθ i dalej mam: π różniczka zpełna potencjał: ) gdzie: r sinθ θ arctg π d d d ϕ π π ) ) ) różniczka zpełna fnkcji prąd: dψ d d π ) π ) i dalej, po scałkowani mam: ϕ 1 ln π ) ψ arctg π Linie prąd są półprostmi wchodzącmi ze źródła

Przkład: Sperpozcja przepłw jednorodnego i źródła Potencjał i fnkcja prąd przepłw wpadkowego są smami potencjałów składowch i składowch fnkcji prąd. Zakładam, że przepłw jednorodn jest równoległ do osi. Potencjał: Fnkcja prąd: Zerowa linia prąd: ϕ ln 4π ψ ψ ) arctg π 0 arctg π 0

Rozwiązanie dla zerowej linii prąd: π ctg Jeżeli na miejsce zerowej linii prąd wprowadzim sztwną ścianę, to obraz przepłw nie legnie zmianie i otrzmam opłw półciała. Składowe prędkości: π π ) ) Położenie pnkt spiętrzenia na osi : 0 π iśnienie p w dowolnm pnkcie przepłw możem obliczć z równania Bernolliego: p ρ 1 1 ρ p p p p ρ

Po podstawieni otrzmjem: p 1 π 4 ) π W pnkcie spiętrzenia otrzmjem: p π π π 1 Natomiast na zerowej linii prąd w pnkcie 0 mam: π ± czli: 4 184 π 1,

3. Źródło podwójne dipol) Dipol jest efektem nałożenia źródła dodatniego i jemnego o takim samm modle natężenia wpłw. Miarą natężenia dipola jest tzw. moment dipola Ma. W odróżnieni od źródła dipol ma własności kiernkowe, gdż wrzca płn w określonm kiernk i wssa go z przeciwnej stron. Istotna jest więc orientacja dipola w przestrzeni. Dla dipola w 0, 0 skierowanego w dodatnim kiernk osi mam: Potencjał dipola: ϕ M π M Fnkcja prąd dipola: ψ π

Linie prąd dla dipola: 4 Linie prąd są okręgami o promieniach /, którch środki leżą na osi w pnktach /. Linie ekwipotencjalne dla dipola: 4 Linie ekwipotencjalne są okręgami o promieniach /, którch środki leżą na osi w pnktach /.

Przkład: opłw bezwirow bezcrklacjn) walca kołowego Sperpozcja: przepłw jednorodn dipol

W kładzie Orθ mam: M πa gdzie: a promień walca a a 1 r r 4 cos θ gdzie: θ arctg ρ p p 1 dla ra czli na powierzchni walca mam: ρ pθ p 1 4sin θ ) Można obliczć składowe sił działającej na walec: P P a a π pθ cosθdθ 0 0 π pθ sinθdθ 0 0 Jean d Alembert 1717-1783 Jest to tzw. paradoks d Alemberta

Paradoks d Alemberta mówi, że w przepłwie potencjalnm sił oddziałwania płnącego płn na ciała w nim zanrzone są równe zero, co jest sprzeczne z potocznm doświadczeniem. Jest to bezpośrednią konsekwencją smetrii wznaczonego pola ciśnienia, które jest smetrczne zarówno względem osi jak i osi. W rzeczwistości pole ciśnienia wtworzone na walc jest asmetrczne względem osi, co pokazje rsnek na poprzednim slajdzie oraz poniższe porównanie opłw wznaczonego teoretcznie i zwizalizowanego ekspermentalnie. Różnice te widoczne są przede wszstkim po stronie spłwowej.