Цилиндрическая емкость с вращающейся жидкостью (расчет давления)

[Yamoto 2]

Создаю во Flow simulation среду (обычная вода), которая заполняет всю расчетную область емкости. Добавляю регион вращения.

Вопрос 1: почему у дна показывает неправильно давление (101657.52 Па), должно же быть pgh + атмосферное?

Вопрос 2: как посчитать избыточное давление на стенки емкости, возникающее из-за вращения жидкости?

К сожалению не понял как вставить изображение в сообщение, для большей ясности вопроса.

[Fedor 1 597]

Цитата

 останется градиент давления

а в силу несжимаемости он должен равняться нулю... 

[Jesse 960]

7 минут назад, Fedor сказал:

а в силу несжимаемости он должен равняться нулю... 

допущение о несжимаемости тут неверно..)

[soklakov 1 475]

28 минут назад, Jesse сказал:

имхо градиенту быть.
отбрось в уравнении Навье-Стокса все члены, кроме градиента скорости и давления и рассмотри равновесие системы в цилиндрической СК.
собственно у тебя и останется градиент давления.

По радиусу разве что. 

 

[vik_q 138]

24 минуты назад, Fedor сказал:

а в силу несжимаемости он должен равняться нулю... 

По прежнему остаётся вопрос о наличии градиента под действием силы тяжести. Там он есть?

[soklakov 1 475]

29 минут назад, Jesse сказал:

Да и чисто инженерно мыслить: чем центробежная сила инерции хуже гравитации*?)

Помидор красный, а а трактора дверь наружу открывается.

 

Не хуже. Но отличается направлением.

 

Гравитация действует вдоль оси.

А центробежная от оси.

[vik_q 138]

3 минуты назад, soklakov сказал:

Помидор красный, а а трактора дверь наружу открывается.

 

Не хуже. Но отличается направлением.

 

Гравитация действует вдоль оси.

А центробежная от оси.

Итого получается, что если отвлечься от самой мешалки (которая мешает жидкость), то можно раскрутить жидкость в полностью заполненой и закрытой банке до того, что в центре образуется кавитационная полость с парами воды, а на стенке будет повышенное давление.

[Fedor 1 597]

Цитата

Там он есть?

Хороший вопрос. Как и с пивным столбом по аналогии с ртутным столбом с миллиметрами которыми меряют атмосферное давление ... 

Цитата

в центре образуется кавитационная полость с парами воды, а на стенке будет повышенное давление

Для образования полости жидкость должна изменить свой объем... 

Изменено 7 июня 2023 пользователем Fedor

[Jesse 960]

27 минут назад, vik_q сказал:

53 минуты назад, Fedor сказал:

а в силу несжимаемости он должен равняться нулю... 

По прежнему остаётся вопрос о наличии градиента под действием силы тяжести. Там он есть?

опять-таки: отбросьте допущение о несжимаемости, так часто принимаемое в инженерных приложениях, и градиент будет :)

22 минуты назад, vik_q сказал:

того получается, что если отвлечься от самой мешалки (которая мешает жидкость), то можно раскрутить жидкость в полностью заполненой и закрытой банке до того, что в центре образуется кавитационная полость с парами воды, а на стенке будет повышенное давление.

ну если банка большая, то почти вся жидкость тупо у стенок будет.

[Fedor 1 597]

Цитата

Для жидкостей модуль К несколько уменьшается с увеличением температуры и возрастает с повышением давления. Для воды он составляет при атмосферном давлении приблизительно 2000 МПа. Следовательно, при повышении давления на 0,1 МПа объем воды уменьшается всего на 1/20000 часть. Такого же порядка модуль упругости и для других жидкостей.

В большинстве случаев жидкости можно считать практически несжимаемыми, т.е. принимать их плотность не зависящей от давления. Но при очень высоких давлениях и упругих колебаниях сжимаемость жидкости следует учитывать.

https://studfile.net/preview/2788351/page:3/  

Ну откуда в банке с пивом очень высокое давление ?  Не алмазы же из угля делаем :) 

[vik_q 138]

25 минут назад, Fedor сказал:

Хороший вопрос. Как и с пивным столбом по аналогии с ртутным столбом с миллиметрами которыми меряют атмосферное давление ... 

ИМХО раз давление падает с высотой, то и градиент есть.

Для банки оно будет вырастать с радиусом.

7 минут назад, Jesse сказал:

опять-таки: отбросьте допущение о несжимаемости, так часто принимаемое в инженерных приложениях, и градиент будет :)

ну если банка большая, то почти вся жидкость тупо у стенок будет.

Мне кажется, настолько жидкость не сжать. Даже с учётом кавитации.

[vasillevich68 699]

23 минуты назад, Jesse сказал:

ну если банка большая, то почти вся жидкость тупо у стенок будет.

Если в банке не будет перегородок, то жидкость у стенок банки будет иметь некоторую скорость, но чем ближе к центру вращения, тем она сильней будет стремиться к нулю.

Вращение пустой банки и полной, будут отличаться только тем, что на вращение полной банки будет требоваться больше энергии, которая потратится на нагрев жидкости.

Так что, поиск давления во вращающейся банке очень похож на поиск черной кошки в темной комнате, в которой её нет.

 

[Fedor 1 597]

Цитата

 раз давление падает с высотой

А вот будет ли оно разным по высоте в жидкостном манометре ?  давление сверху и снизу трубки должно быть уравновешено, чтобы не возникало движения, то есть вечного двигателя ... :) 

Цитата

Вращение пустой банки и полной, будут отличаться только тем, что на вращение полной банки будет требоваться больше энергии, которая потратится на нагрев жидкости.

Интересно , а если пиво в банке замерзнет и будет твердое тело, то энергии меньше надо будет ?  

[Fedor 1 597]

Цитата

 которая потратится на нагрев жидкости

То есть так можно вскипятить банку вращая ?  :)

[vasillevich68 699]

6 минут назад, Fedor сказал:

если пиво в банке замерзнет и будет твердое тело, то энергии меньше надо будет ?

Конечно меньше. При вращении замороженного пива в нём будет отсутствовать трение. А вообще, замораживать пиво, это кощунство, впрочем как и нагревать 

[Fedor 1 597]

Наука и не таких жертв требует. То есть разогревать вращая можно ?  Интересно, а Земля вращаясь нагревается ?  Вон в ней сколько морей -океанов :) 

[vasillevich68 699]

3 минуты назад, Fedor сказал:

То есть так можно вскипятить банку вращая ?

Если есть желание, то можно вскипятить. Только наверное надо банку теплоизолировать и вместо пива, хотя бы ликёр крутить. Скорость повышения температуры зависит от вязкости.

[Fedor 1 597]

При постоянной скорости вращения никакого момента не будет, не будет и трения... :) 

[vasillevich68 699]

3 минуты назад, Fedor сказал:

То есть разогревать вращая можно ?

Тут наверное нужно уточнить: в данном случае, вращать - это значит перемещать слои жидкости относительно друг дружки

5 минут назад, Fedor сказал:

не будет и трения...

 то есть, молекулы жидкости у центра, вращаются с молекулами у стенки сосуда, чисто за компанию 

[Yamoto 2]

[Fedor 1 597]

Ну а как в замороженной банке ?