 |
|
| Главная | Контакты: Факс: 8 (495) 911-69-65 | | ||
Неустойчивость устойчивостьУстройства транспирационного охлаждения предназначены в основном для использования в форсированных условиях, когда предъявляются особо жесткие требования к надежности. Их надежность в значительной мере определяется устойчивостью, т, е. способностью противостоять внешним возмущениям. Однако существенное повышение температуры и вызываемое им заметное увеличение динамической вязкости газообразного охладителя при движении его сквозь матрицу создают благоприятные условия для возникновения неустойчивости всего процесса. Неустойчивость проявляется в том, что при определенных условиях незначительное изменение одного из параметров приводит к неконтролируемому снижению расхода охладителя, сопровождаемому быстрым повышением температуры стенки и ее разрушением. При Red > 2500 неустойчивость проявляется в виде ряда вихрей, возникающих с определенной частотой: Эти вихри .быстро растут и приводят к образованию турбулентности. При Red= 1800. . .2500 неустойчивость носила смешанный характер. есть изумительный пример химической системы в неустойчивом равновесии, они представляют собой чрезвычайно маловероятную структуру, обладающую очень низкой энтропией. Эта неустойчивость проявляется особенно ярко, когда наступает смерть. Второй принцип термодинамики есть смертный приговор; он грубо и безжалостно применяется в неживом мире, в мире, который уже заранее мертв. Жизнь на время отменяет этот приговор. Она использует то обстоятельство, что смертный приговор объявлен без указания срока исполнения. Неподвижные элементы гидромашин (входные и выходные патрубки, переводные каналы, направляющие аппараты), являясь деталями сложной конфигурации, в которых скорость меняется по величине и направлению, работают в условиях неустойчивого отрыва потока. Обычно эта неустойчивость проявляется в пульсации давления и в общем неустановившемся характере течения. Интенсивность неустановившихся процессов зависит от количества очагов неустойчивого отрыва потока. Случайные флуктуации турбулентности, наличие неоднородного профиля скоростей в характерных сечениях элементов гидромашин приводят к возникновению широкополосного гидродинамического шума. Отрывные явления в потоке, колебания в системе, вызванные либо автоколебательными процессами, либо вращающимся срывом потока, являются причиной гидроупругих колебаний роторов и неподвижных элементов гидромашин. Неподвижные элементы гидромашин (входные и выходные патрубки, переводные каналы, направляющие аппараты), являясь деталями сложной конфигурации, в которых скорость меняется по величине и направлению, работают в условиях неустойчивого отрыва потока. Обычно эта неустойчивость проявляется в пульсации давления и в общем неустановившемся характере течения. Интенсивность неустановившихся процессов зависит от количества очагов неустойчивого отрыва потока. Случайные флуктуации турбулентности, наличие неоднородного профиля скоростей в характерных сечениях элементов гидромашин приводят к возникновению широкополосного гидродинамического шума. Отрывные явления в потоке, колебания в системе, вызванные либо автоколебательными процессами, либо вращающимся срывом потока, являются причиной гидроупругих колебаний роторов и неподвижных элементов гидромашин. Неподвижные элементы турбомашин (входные и выходные патрубки, переводные каналы, направляющие аппараты), являясь деталями сложной конфигурации, в которых скорость течения меняется как по величине, так и по направлению, работают в условиях неустойчивого отрыва потока. Обычно эта неустойчивость проявляется в пульсациях давления и в общем неустановившемся характере течения. Интенсивность неустановившихся процессов в потоке зависит от количества очагов неустойчивого отрыва потока [1]. В работах [3-5, 3-32, 3-33] экспериментально обнаружено, что в электростатическом поле возможна неустойчивость течения пленки жидкости (фреон-113, силиконовое масло). Неустойчивость проявляется в образовании на поверхности пленки волн, нарастании амплитуды волны и разделении пленки на ручейки и капли. При конденсации паров фреона-113 неустойчивость течения конденсатной пленки приводит к значительной интенсификации теплообмена [3-5, 3-33]. В целом ряде случаев плазма обладает существенной неустойчивостью: при случайном отклонении от равновесного состояния система продолжает самопроизвольно увеличивать это отклонение. Особенно сильно неустойчивость проявляется, когда хорошо проводящая плазма, внутри которой нет магнитного поля, граничит с пространством, в котором такое поле есть. Примером подобного состояния может служить неустойчивость типа «шейки» или «змейки», возникающей у плазменного шнура, сжимаемого собственным магнитным полем, создаваемым текущим по нему током [19]. Известно, что при критических условиях деформации вследствие ротационной неустойчивости происходит переход к "турбулентному" течению металла [184]. Для потоков жидкости и газа ротационная неустойчивость проявляется при критических градиентах скоростей поперек линий тока. В работе [185] предложена модель турбулентного течения кристаллов, деформирующихся с участием собственных вращений частиц. Вращательное движение частиц предположительно вызывается силами вязкого трения, подобно тому как это происходит в жидкости. Образующаяся вихревая структура течения, представленная в виде системы вихрей одного масштаба, рассматривается как диссипативная структура. Теоретически показано, что турбулентное течение кристаллов возникает при скоростях пластического сдвига выше критических; при переходе от ламинарного течения кристалла к турбулентному происходит существенное снижение величины диссипируемой энергии; турбулентность способствует локализации пластической деформации [185]. В целом ряде случаев плазма обладает существенной неустойчивостью: при случайном отклонении от равновесного состояния система продолжает самопроизвольно увеличивать это отклонение. Особенно сильно неустойчивость проявляется, когда хорошо проводящая плазма, внутри которой нет магнитного поля, граничит с пространством, в котором такое поле есть. Примером подобного состояния может служить неустойчивость типа «шейки», или «змейки», возникающей у плазменного шнура, сжимаемого собственным магнитным полем, создаваемым текущим по нему током. У сталей типа 18-8 с аустенитной структурой эта неустойчивость проявляется при холодной деформации, при которой сталь из немагнитной становится магнитной. Степень магнитности зависит от степени холодной деформации, состояния материала перед деформацией и состава стали [187, 193]. В данном случае давление следует рассматривать как один из факторов, приводящих к равновесию. водства энтропии. Это позволяет рассматривать эволюцию сложной системы как спектр переходов устойчивость - неустойчивость - устойчивость. В точках неустойчивости система становится самоуправляемой, подобно кибернетическим системам, в которых реализуется принцип обратной связи. Так что, синергетика является дочерней ветвью кибернетики, но в отличии от кибернетики изучает механизмы самоорганизации, устойчивости и распада структур различной природы, формирующихся в системах, далеких от равновесия. Они являются общими для живой и неживой природы [6, 7]. Приведенные выше бифуркационные диаграммы являются простейшими, т.к. в данном анализе не учитывалось влияние на механизм самоорганизации интенсивности внешних связей, налагаемых на систему средой. Учет этих факторов приводит к "каскаду" неустойчивостей системы, отвечающих переходам устойчивость - неустойчивость устойчивость. Это означает, что в пространстве параметров существует область, достаточно близкая к термодинамическому равновесию, в которой нелинейности перестают играть свою роль, независимо от того, какую систему мы изучаем. Процесс разрушения, как показано в [10], является неравновесным фазовым переходом. Поэтому можно считать, что процесс самоорганизации диссипативных структур носит циклический характер, подчиняющийся закономерности удвоения периода, а система в виде деформируемого твердого тела является системой с обратной связью. Это означает, что циклический характер процесса разрушения, связанный с неравновесными фазовыми переходами в точках бифуркации, самовоспроизводится. При переходах устойчивость-неустойчивость-устойчивость значение предыдущей итерации является начальным значением для следующей. Интересным фрактальным объектом является дендритная структура литого металла, как бы копирующая строение дерева. В усадочной раковине 100-тонного стального слитка Д.К. Чернов обнаружил дендрит длиной в 39 см (рисунок 2.9, а). Традиционно для количественного описания дендритной структуры используют параметр в виде расстояния между дендритами, зависящего от скорости охлаждения. Для дендритов характерна степень ветвления (рисунок 2.9, б). Она отражает фрактальную природу этого типа микроструктур, формирующуюся при таких условиях, когда направление роста ветвей дендрита контролируется направлением потока тепла, сопровождающимися переходами устойчивость - неустойчивость - устойчивость. Отмечена широкая область геометрических форм степеней локального порядка в дендритной структуре сплава. В настоящее время рост дендрита рассматривают с позиции контролирующего влияния на процесс роста диссииативной структуры. Компьютерный расчет дендритов и определение фрактальной размерности его структуры позволил отнести дендриты к классу фрактальных агрегатов Виттен-Сандера (рисунок 2.10) [12]. Изменение энергии активации процесса указывает на изменение типа структуры, контролирующей обмен энергией и веществом с окружающей средой при переходах устойчивость - неустойчивость - устойчивость. Это означа- Синергетика рассматривает автоволновые процессы, возникающие при переходах устойчивость-неустойчивость-устойчивость, как имеющих иерархическую природу и возникающих при достижении управляющим: параметром критического значения. Они проявляются в виде стационарных, периодических волн, обладающих в неравновесных системах свойствами автоволн: их характеристики не зависят от начальных и краевых условий и линейных размеров системы. В синергетических системах автоволны возникают как естественное свойство активной среды, в которой запасена скрытая энергия и набегающая волна служит средством к ее высвобождению, что в свою очередь является значений (Uo)i при т—1, 2, 4, 8.). Как уже отмечалось в главах 1 и 3, упорядоченным переходам устойчивость - неустойчивость — устойчивость отвечают значения т=1, 2, 4, 8, а хаотическому поведению системы отвечают значения т-16, 32,...оо. Это позволяет связать значения т=1, 2, 4, 8 с контролирующим влиянием на устойчивость системы пластической деформации, а при т=16, 32,...» - с разрушением. Прерывистый характер роста усталостной трещины при -^ Использование особых свойств среды при переходах устойчивость - неустойчивость - устойчивость позволяет придать физический смысл К(ь как параметру, отвечающему точкам бифуркаций при дискретных переходах от одной пороговой скорости к другой. водства энтропии. Это позволяет рассматривать эволюцию сложной системы как спектр переходов устойчивость - неустойчивость - устойчивость. В точках неустойчивости система становится самоуправляемой, подобно кибернетическим системам, в которых реализуется принцип обратной связи. Так что синергетика является дочерней ветвью кибернетики, но в отличие от кибернетики изучает механизмы самоорганизации, устойчивости и распада структур различной природы, формирующихся в системах, далеких от равновесия. Они являются общими для живой и неживой природы [6, 7]. Приведенные выше бифуркационные диаграммы являются простейшими, т.к. в данном анализе не учитывалось влияние на механизм самоорганизации интенсивности внешних связей, налагаемых на систему средой. Учет этих факторов приводит к "каскаду" неустойчивостей системы, отвечающих переходам устойчивость - неустойчивость - устойчивость. Это означает, что в пространстве параметров существует область, достаточно близкая к термодинамическому равновесию, в которой нелинейности перестают играть свою роль, независимо от того, какую систему мы изучаем.  Рекомендуем ознакомиться: Необходимость учитывать Необходимость увеличения Необходимости дополнительно Необходимости использования Необходимости изменения Необходимости ограничения Необходимости осуществления Необходимости подогрева Необходимости повышения Необходимости произвести Называются системами Необходимости соблюдения Необходимости выполнять Необходимости уменьшить Необходимости устройства |
||