Структура потоков жидкости

Идеальная жидкость – это абстрактное однородное бесструктурное вещество, в котором ничего не происходит, кроме монотонного течения от большего давления к меньшему. В настоящее время широко используются для расчетов интегральные и дифференциальные уравнения Эйлера и уравнения (его ученика Бернулли) сохранения энергии в потоке идеальной жидкости. Отклонения результатов расчета от реальной жидкости компенсируют разного рода коэффициентами и членами уравнений, в том числе, введением параметра вязкости.

Слово «вязкость» не объясняет физического механизма движения жидкости. Рассмотрим его. Под действием разности давлений на некотором малом участке потока возникает движение жидкости – таково традиционное объяснение этого процесса. На самом деле при превышении некоторого порога разности давлений как движущей силы процесса от границы участка отрывается, начинает движение, порция жидкости. Это малое возмущение вызывает звуковую волну. На фронте волны имеют место повышенные параметры (плотность, давление), а – за фронтом следует зона пониженного давления (разрежения) (рис.1).

Повышенное давление на фронте волны блокирует выход следующей порции жидкости. Звуковая волна уходит с большой звуковой скоростью; за ней следует спутный поток. Выход следующей порции вещества станет возможным только после создания на участке потока снова пороговой разности давлений как движущей силы течения. Так возникают продольные колебания и волны, которые как микропоршни движут массу жидкости, толкая её вперед и подтягивая сзади волны в зону разрежения. Сам разгон звуковой волны от нулевой до звуковой скорости и ее распространение осуществляется за счет энергии колебательного движения молекул при их взаимодействии между собой /1/. Описанный механизм движения имеет место в любой природной среде. Как видно, монотонного движения вообще не существует, а реальная жидкость сильно отличается от идеальной. Конечно, в идеальной жидкости законы сохранения не могут не выполняться, так как в ней ничего не происходит. В реальной среде происходят разные явления, которые не могут быть объяснены в пределах традиционных понятий и не могут быть выявлены и рассчитаны с помощью интегральных, дифференциальных уравнений и уравнений сохранения.

Одним из самых показательных примеров является статья Л.С. Котоусова /2/. Впервые в академическом журнале вопреки всем справочникам и учебникам обстоятельно изложены результаты опытов, которые показывают, что при истечении из сужающихся насадков напор и мощность струи жидкости всегда превышает начальные параметры в 4…5 и более раз.

Физический механизм этого явления разработан и опубликован в /3/. В кратком изложении он заключается в возникновении звуковых волн в поперечном к струе направлении под действием разности (статического) давления на периферии и оси струи. Звуковые волны, идущие со всех сторон периферии к оси, сталкиваются между собой с удвоенной относительной скоростью и вызывает обратные, ударные волны. Направление волн сносится, отклоняется от радиального, струей вдоль течения. Осевые составляющие волн подталкивают, разгоняют струи, а ударные волны её тормозят. В цилиндрической струе эти явления компенсируют друг друга и струя сохраняет свой диаметр. В коническом сужающемся насадке такой компенсации нет, так как обратные волны, расположенные после звуковых (по течению), всегда меньше их из-за формы насадка (илл. 10).

Поскольку разгон волн осуществляется за счет природной энергии, получается её приращение, причем в весьма значительных, как показывают опыты, количествах. Не зная и не учитывая волнового механизма течения сред, специалисты даже подумать не могли о получении избыточной природной энергии. Да это и запрещалось всеми канонами науки и обучения.

В струе жидкости прямые и обратные волны вызывают вращение и образуют вихри-торы, которые несколько деформированы течением и представляют конического вида вихри-ролы, вставленные один в другой и как бы катящиеся вдоль струи (рис.2).

В местах входа звуковых волн на поверхности струи образуются впадины, на выходе ударных волн – конусные выступы, с вершин которых наблюдается выплески капель. Это все достаточно хорошо видно на фотографии цилиндрической струи воды Альбома течений жидкости и газа /4/.

При течении жидкости вдоль плоской поверхности в полуограниченном пространстве вследствие разности давлений, создаваемой скоростью потока, также образуются звуковые волны в поперечном к течению направлении. Звуковая волна уходит с высокой звуковой скоростью, создавая за собой разрежение. В зону разрежения подтягиваются соседние объемы среды и следуют в виде спутного потока за прошедшей волной. Поскольку встречных волн нет, то нет и обратных ударных волн в отличие от ситуации в струе. В зону подсоса следуют объемы среды сверху в виде обратного тока. Внешний вид такого вихря имеет форму гриба (рис. 3). Он также отчетливо представлен на фото в Альбоме /4/.

Вихри-грибы образуют так называемый пограничный слой во всех потоках любых сред. Изучением структуры пограничного слоя интенсивно занимались в первой половине 20 века (Рейнольдс, Карман, Лайтхилл, Толмен, Шлихтинг и другие). Обзор изученных ими структур содержится, например, в /5/. Грибообразные структуры пограничного слоя представлены также в Альбоме /4/.

Неравномерность скорости течения вызывает вращение потока и образование вихревых структур. Так при вращении Земли и земной атмосферы образуется антициклон, как зона повышенного давления, вызванного звуковыми волнами, как показано на рис.3.

Антициклоны окружены (каждый) несколькими циклонами, представляющими обратные потоки воздуха, направленные к антициклону. Размещение циклонов и антициклонов на поверхности Земли внешне похоже на размещение впадин и выступов на поверхности струи с чередованием близким к шахматному порядку.

Жидкость и газ имеют одинаковый физический механизм течения. Интересно рассмотреть отдельно течение газа в расширяющемся конусе. При дозвуковом течении на поверхности конуса звуковые поперечные волны образуют пограничный слой, который в отличие от цилиндрической или конической струи в сужающемся насадке не смыкается на оси, а расходится по мере раскрытия конуса. Таким образом, отсутствуют встречные соударения звуковых волн и, соответственно, обратные ударные волны. В то же время интенсивный подсос среды к корню гриба-вихря от звуковой волны прижимает среду к поверхности, оставляя середину конуса свободной от среды. Создаются условия для образования вакуума при некоторых угалх раскрытия конуса. Это подтверждается опытным путем /6/. Лучший угол для вакуума равен 45⁰… 50⁰.

В вакууме скорость звука падает и стремится к нулю. Поэтому в конусном расширяющемся канале с вакуумом в середине нет потока как такового, так как он размазан на поверхности конуса. При малых расходах газа из-за этого возникает иллюзия запирания потока.

Как видно, в расширяющемся канале нет препятствий (в виде соударяющихся звуковых волн и обратных ударных волн) для сверхзвукового течения, которое возникает при критическом перепаде давлений. При этом основная масса разреженного газа, как следует из вышесказанного, движется по середине канала, занимая практически всю площадь сечения, а основная масса плотного газа прижата к стенкам канала и структурно насыщена вихрями-грибами звуковых волн и обратного подсоса. Эта структура и есть пограничный слой, который имеет ещё специфические особенности. Поскольку скорость основного потока в несколько раз выше звуковой, ту звуковую волну сильно сносит потоком (вдоль стенки). Микроудары таких звуковых волн сильно нагревают стенку, что и наблюдается в натуре. Более того, в местах сложения звуковых волн вследствии их интерференции поток газа набегает на этот пик плотности и создает скачок уплотнения по всему сечению канала.

Поскольку звуковые волны распространяются от эпицентра во все стороны (в изоморфной, однородной среде – сферически), то в канале со сверхзвуковым потоком они распространяются вдоль стенки в обе стороны и, в основном, против течения, так как (см.выше) их мощность по мере раскрытия канала падает. Идя против течения они доходят до критического сечения. В то же время звуковые волны в сходящемся конусе дозвукового течения идут в одном направлении с потоком и тоже доходят до критического сечения. Действия звуковых волн справа и слева от критического сечения компенсируют друг друга. Поэтому, сколько бы не повышали давление на дозвуковом участке или меняли давление на (за) сверхзвуковом участке, давление в критическом сечении не меняется.

Этим свойством воспользовался Н.А. Шестеренко: сделав насадок с двумя критическими сечениями и стабилизировав разрежение между ними, он заставил весь насадок всасывать атмосферный воздух за счет разности давлений и прокачивает его через насадок без компрессора, дав только первоначальный толчок.

Все приведенные процессы и структуры жидкости и газа должны соблюдаться в среде эфира (электринный газ). Он отличается практически беспредельными проникаемостью и звуковыми скоростями по сравнению с жидкостями и газообразными средами. При любой неравномерности эфир сворачивается в вихрь-тор, который своими звуковыми волнами (аналогично струе, только свернутой в кольцо) под действием кориолисовых сил разгоняется до равновесной скорости вращения. Такие устойчивые вихри образуют элементарные частицы. Их всего две: электрон и электрино /1,7,8/. Эфирные волны можно заставить поставлять свободную энергию в энергоустановки непосредственно из окружающего пространства как это делал Тесла, или – для создания подъемной силы и перемещения в пространстве как это делал Гребенников.

В настоящее время действие эфира не учитывают, а ведь он – везде, и всегда сопровождает процессы в жидкости и газе. Это приводит к значительному расхождению расчетных и фактических параметров, например, подъемной силы самолета, а также – к непониманию некоторых явлений, вызывающих аварии с жертвами. Например, на самолетах ТУ-104, ТУ-154 наблюдались неоднократно явления «подхвата», когда на предельной высоте самолет вдруг задирает нос, теряет скорость, управление и сваливается в штопор. В свете изложенной теории действия звуковых волн в пограничном слое это объясняется достаточно просто. Длина потока над крылом больше, чем под крылом. Пограничные слои нарастают от носка крыла к его концу; нарастает, соответственно, и действие звуковых волн на крыло, причем сила реакции от действия звуковой волны сверху вниз на конец крыла больше, чем под крылом. На малых высотах вследствие плотности воздуха эта разность компенсируется управлением крыла. На большой высоте, вследствие разреженности воздуха эта разность относительна велика и вызывает «подхват».

Как видно, необходимо учитывать действие звуковых и ударных волн, а также такую среду как эфир.

Литература

1. Андреев Е.И. Основы естественной энергетики.– СПб: Жемчужина, 2004.– 592 с.

http://dyraku.narod.ru/index.html

2. Котоусов Л.С. Журнал технической физики №9, 2005.

3. Андреев Е.И. Дополнения и иллюстрации, 2005. ( к Основам естественной энергетики)

http://dyraku.narod.ru/index.html

4. Альбом течений жидкости и газа.- М.: Мир, 1977.

5. Ляхов В.К. , Мигалин К.В. Эффект тепловой или диффузионной шероховатости.- Саратов: Университет, 1991. – 176 с.

6. Синицин С. Электронный жезл химии. ИР № _ , 1964.

7. Андреев Е.И. Структура электрона. Сборник докладов на Конгрессе 2006 «Фундаментальные проблемы естествознания и техники», и т.31. СПб, 2006.

8. Андреев Е.И. Ода электрону. Сборник рефератов к докладам на Конгрессе 2006.

03.04.2006