"Альтернативная" энергетика.

[mi.shka]

Не передергивайте, пожалуйста - точнее, не особо слушайте ми.шку с его полемическими перехлестами. К потоку энергии плюсуется не внутренняя энергия (в несжимаемой жидкости этого делать НЕ нужно), а давление.

Правильно, Мишку слушать очень вредно. Он ведь безбашенный, может замахнуться на самих, понимаете, товарищей Ландавшицев.

А давление, точнее его градиент, как раз и способен (примерно со времен Эйлера) ускорять жидкость.

Абсолютно верно! До Эйлера такой способности не было. И радио до революции не говорило, и только потом как заговорило, как заговорило...

Набираете воздух в легкие (повышаете давление) и дуете в длинную дудку. Воздух в дудке ускоряется (включая и тот, что не был у вас во рту) разностью давлений в направлении ото рта в дудку (от большего давления к меньшему, то есть в направлении, противоположном градиенту давлений) - это физически.

А когда надоест дудеть и захочется покушать- берете в руки дубину- и хрясь мамонта по башке!
А мудрые Ландавшицы подтвердят что дудело давление, а силу по сотрясению извилины мамонта имела дубина. И проголодавшийся неандерталец в обеих случаях вообще не при делах, просто рядом случайно оказался.

Выделяете в жидкости какой-нибудь объем. С одной стороны давление чуть больше, с другой - чуть меньше, результирующая сила давления не равна нулю и пропорциональна по величине и направлена против градиента давления, рассматриваемый объем ускоряется по второму закону Ньютона (это математически).
\[\rho \frac{d\vec u}{dt}=-grad\,P\]

А как в НЕСЖИМАЕМОЙ жидкости образовался градиент давлений? Сам по себе, беспричинно? Просто как дар Божий? Или была все-таки причина, изменившая состояние жидкости и придавшая параметру ее состояния  по имени "плотность" некую неравномерность пространственного распределения?

где \(\rho\) - плотность, \(\vec u\) - скорость, Р - давление. Домножив уравнение на вектор скорости,  \(\vec u\), получим:  \(\rho d(u^2/2)/dt = -\vec u\cdot grad\,P\) так что изменение кинетической энергии связано с величиной \(P\vec u\) - которая непосредственно дает вклад в плотность потока энергии.

В этой формуле градиент давлений и скорость- текущие параметры состояния жидкости, но никак не источник энергии (причина) движения.
...Мамонта убила не дубина, мамонта убил неандерталец посредством дубины.
Но после того как с легкой руки отдельных одаренных математиков энергия потока превратилась в поток энергии- физики горько вздохнули и слоны начали летать.

Но виноват во всем конечно же Мишка. Шандарахнуть бы его по башке оглоблей интеграла как мамонта дубиной- пусть бы замолчал, пока люди дифференциалом мелют воду на муку...

[revkom]

Помнится в армии в учебке РВСН, спросил полкана, ведущего занятия по двигателю ракеты...
Откудова давление взялось в несжимаемой жидкости  в 30 ати, да ещё в замкнутом сосуде..-дескать давление чего показывает манометр ?
Умный мужик был, сказал что он мне после занятий отдельно ответит...и действительно..спросил меня..после занятий..чего  же всёжки манометр показывает..выидать ему самому стало интересно...А вам тута не интересно ?
А не интересно вам узнать сколько времени будет показывать манометр это давление ?

[rkjy]

Во-первых, при наличии силы тяжести, уравнение движения жидкости будет вот таким:
\[\rho \frac{d\vec u}{dt}=-grad\, P+\rho \vec g\]
где \(\vec g\) - ускорение свободного падения. Разность давлений в вертикальном направлении скомпенсирована действием силы тяжести, если вертикальное распределение давления подчиняется закону Паскаля:
\(P=\rho g (H-h)\)
где H - глубина (толщина жидкого слоя по вертикали), а h - направленная вверх вертикальная координата, отсчитываемая от плоского дна. Это прямое следствие проекции уравнения движения на вертикальное направление (\(0=-dP/dh-\rho g\)), с учетом того обстоятельства, что на свободной поверхности (h=H) давление равно принимаемому за ноль атмосферному давлению. Теперь на Вашем рисунке нарисуйте свободную поверхность жидкости и увидите, что если, например, в левой части рисунка она выше, чем в правой части, то жидкость будет ускоряться слева направо. Ускоряться разностью гидростатических давлений (градиентом) в горизонтальном направлении, в то время как разность давлений (градиент) в вертикальном направлении точно компенсируется действием направленной вертикально вниз силы тяжести.  

Ну мы все-таки добились , что-бы в замкнутом наклонном водоводе , вода вела себя достойно - ускоряться давлением влево-вправо стенки не дают , а , об ускорении вниз силами давления речи быть не может .

[mi.shka]

Всё заболтали.
Эта информация к размышлению об оптимальном способе обработки потока.

Попробуем ещё раз, с новым рисунком.

На рисунке один из вариантов схемы обработки потока, при которой возможна работа турбины с коэффициентом усиления больше единицы (относительно параметров входного потока).


1. Зона подвода потока, в ней нет пока ничего особенного.

2. Разгон потока в сужении до максимальной скорости.
Выход турбины находится на минимальной глубине.
Через турбину проходит только часть потока.

3. Торможение потока, глубина растёт до некоторого значения меньшего входного.

4. Поток движется по каналу с постоянным сечением, зона частичного восстановления параметров потока за счёт уклона.

5. Расширение до высоты потока в русле, но скорость меньше чем на входе.

6. Зона застоя. Отработанная вода сносится боковым течением. В результате этого уровень воды в зонах 1-5 повышается.
Появляется обратная связь, которая в сочетании с некоторым уклоном русла должна обеспечит правильный режим работы.

Особенность такой схемы в необходимости предварительного запуска.
Если просто затопить проточную часть устройства водой, то работать схема не будет.
Здесь некоторая аналогия с прямоточным реактивным двигателем.
Необходимо предварительно обеспечить необходимую начальную скорость потока на холостом ходу.

Схема с двойным эжектором эффективна только для полностью погружного варианта, позволяющего создать разность давлений больше давления столба в потоке.
Свободнопоточная открытая турбина никак не сможет реализовать потенциал больше столба, если в ее конструкции не заложен механизм преобразования внутренней энергии.
Поэтому выражение "коэффициент усиления больше единицы" нуждается в уточнении- ЧАСТИ ПОТОКА, ПРИХОДЯЩЕГОСЯ НА ЕДИНИЦУ ПЛОЩАДИ СЕЧЕНИЯ ТУРБИНЫ, а не всего потока.

[rkjy]

Ну мы все-таки добились , что-бы в замкнутом наклонном водоводе , вода вела себя достойно - ускоряться давлением влево-вправо стенки не дают , а , об ускорении вниз силами давления речи быть не может .

И теперь мы можем говорить , что для потока в наклонной трубе силу давления учитывать не надо , так она не принимает участия в ускорении потока ?

[mi.shka]

 
Вот и я к тому же. Ми.шка говорит много полезных и интересных вещей, но когда он замахивается на Ландау-Лившица, от души рекомендую слушать Ландау-Лившица.

Тут уместно уточнить: Мишка отнюдь не отрицает все приобретенное человечеством. В том числе и многое из того что внесли в "копилку" Ландавшицы. Мишка только утверждает что они отнюдь не боги- а значит вполне могли ошибаться. Тем более что ни тот, ни другой не исследовали этот вопрос экспериментально так подробно и старательно, как Мишка.
Посему- дело сугубо личное кому кого слушать. Но в данном случае это та ситуация когда носить крестик и ходить без трусов не получится.

[mi.shka]

Помнится в армии в учебке РВСН, спросил полкана, ведущего занятия по двигателю ракеты...
Откудова давление взялось в несжимаемой жидкости  в 30 ати, да ещё в замкнутом сосуде..-дескать давление чего показывает манометр ?
Умный мужик был, сказал что он мне после занятий отдельно ответит...и действительно..спросил меня..после занятий..чего  же всёжки манометр показывает..выидать ему самому стало интересно...А вам тута не интересно ?
А не интересно вам узнать сколько времени будет показывать манометр это давление ?

А это смотря где. Ежели в пруду- то до бесконечности, а ежели в баллоне- пока железо не устанет.

[Gravio]

Во вторых : внутренняя энергия бензина не является внутренней энергией автомобиля .

Кажется еще один - завернулся окончательно...
Запоминай сынок:
Именно энергия химическая топлива и есть - всего одна реальная энергия.
И автомобиля сынок,и даже - дороги...
Именно ее авто - толкает обратно.
Бедный альт...

[rkjy]

Теперь на Вашем рисунке нарисуйте свободную поверхность жидкости и увидите, что если, например, в левой части рисунка она выше, чем в правой части, то жидкость будет ускоряться слева направо. Ускоряться разностью гидростатических давлений .

  И здесь мне уж очень хотелось бы к Вам придраться . Если сила тяжести строго перпендикулярна поверхности , то есть , если мы наливаем жидкость на ровную поверхность , то гидростатика , как внутренняя сила , вообще то жидкость как единицу массы не ускорит совершенно - центр масс без действия внешних сил не изменит своего положения .

[Gravio]

У природы нет никаких "законов". А "законы физики", пусть и в их детско-примитивном виде, нужно хотя бы знать, прежде чем говорить об их "нарушении".

Неверно сынок.
Верно так:
Надо знать законы Природы.
Все остальное нужно просто выбросить из головы.
 )@№ )@№ )@№ )@№ )@№ )@№

[Ost]

Схема с двойным эжектором эффективна только для полностью погружного варианта, позволяющего создать разность давлений больше давления столба в потоке.
Свободнопоточная открытая турбина никак не сможет реализовать потенциал больше столба, если в ее конструкции не заложен механизм преобразования внутренней энергии.
Поэтому выражение "коэффициент усиления больше единицы" нуждается в уточнении- ЧАСТИ ПОТОКА, ПРИХОДЯЩЕГОСЯ НА ЕДИНИЦУ ПЛОЩАДИ СЕЧЕНИЯ ТУРБИНЫ, а не всего потока.

Это схема с преобразованием потенциальной энергии потока в кинетическую для понижения давления на выходе турбины.
Которая как элемент системы является проточной.
Максимальное давление определено глубиной потока и не может быть больше.

Поэтому выражение "коэффициент усиления больше единицы" нуждается в уточнении- ЧАСТИ ПОТОКА, ПРИХОДЯЩЕГОСЯ НА ЕДИНИЦУ ПЛОЩАДИ СЕЧЕНИЯ ТУРБИНЫ, а не всего потока.

Естественно не всего потока, но математически коэффициент усиления  зависит в основном только от удельных параметров потока.
Во сколько раз мощность больше при равном расходе.
Поэтому формально уточнения не требуется, но иметь в виду надо.


 

[mi.shka]

Это схема с преобразованием потенциальной энергии потока в кинетическую для понижения давления на выходе турбины.
Которая как элемент системы является проточной.
Максимальное давление определено глубиной потока и не может быть больше.

Я говорил о том что данная схема может быть реализована в двух исполнениях: со свободной поверхностью и полностью погружная, с закрытой верхней частью. Во втором случае разность давлений может быть больше величины столба, в зависимости от скорости потока и глубины погружения.
Кстати, вид преобразований зависит от типа турбины- использующей преимущественно  динамический напор или перепад статических давлений.
Выбор того или иного варианта зависит от параметров потока и экономической целесообразности при сравнении цена-качество.

Естественно не всего потока, но математически коэффициент усиления  зависит в основном только от удельных параметров потока.
Во сколько раз мощность больше при равном расходе.
Поэтому формально уточнения не требуется, но иметь в виду надо.

Без такой конкретизации у очень многих товарищей возникает ложное представление о предмете разговора. Проще двумя конкретизирующими словами снять вопрос "с повестки дня", чем долго и нудно изъясняться "что же имелось ввиду".

[rkjy]

А мне бы очень хотелось от Ваших придирок уклониться :-)  . У нас с Вами спор не на равных: я же предлагал Вам прорубить первые 6 параграфов Ландау-Лифшица - тогда у нас с Вами спор был бы на равных, но тогда и не было бы никакого спора. А Вы не хотите - но тогда спор не на равных: говоря о законе сохранения энергии, в частности, 1. Вы имеете в виду Ломоносовское "что в одном месте убудется, то в другом присовокупится", 2. я - некоторое дифференциальное уравнение в частных производных, решить которое для обсуждаемого случая - это раз плюнуть, и которое как раз и описывает, как в воде энергия потока перераспределяется 3. а German и OST - готовое решение этого уравнения именно для обсуждаемого частного случая.  

Где же выход из этого исхода? Аналоговые системы решают обыкновенные дифференциальные уравнения, а не уравнения в частных производных, и они Вам не помогут. Застрелиться Вам - это тоже не выход. Реальных выходов для Вас только два: либо все самому прочесть, понять и лично проверить - либо поверить. Кстати, я не собираюсь Вас убеждать, чтобы Вы верили именно мне - в конце концов, это на меня бы ответственность наложило, Вы же там, как Вы смутно намекаете, какой-то бизнес собираетесь сделать. А я тут никакое решение не возьмусь посоветовать - ни положительное, ни отрицательное.

Ну .. говоря придраться , я вовсе не имел ввиду что я требую от Вас ответа на это . По поводу " на равных не на равных " .. я конечно же осознаю свой статус в разговоре с Вами . Но тем не менее мне хотелось бы что-нибудь услышать от Вас на два моих поста : Цитата : rkjy Ну мы все-таки добились , что-бы в замкнутом наклонном водоводе , вода вела себя достойно - ускоряться давлением влево-вправо стенки не дают , а , об ускорении вниз силами давления речи быть не может   и  Цитата : rkjy И теперь мы можем говорить , что для потока в наклонной трубе силу давления учитывать не надо , так она не принимает участия в ускорении потока ? Да , по бизнесу ..  имелось ввиду самостоятельно изготовить модель , без помощи Германа . Что-то похожее на бизнес , у меня уже есть , и лишний геморрой совсем не нужен .

[Ost]

Я говорил о том что данная схема может быть реализована в двух исполнениях: со свободной поверхностью и полностью погружная, с закрытой верхней частью. Во втором случае разность давлений может быть больше величины столба, в зависимости от скорости потока и глубины погружения.
Кстати, вид преобразований зависит от типа турбины- использующей преимущественно  динамический напор или перепад статических давлений.
Выбор того или иного варианта зависит от параметров потока и экономической целесообразности при сравнении цена-качество.

Реализация возможна любая, но разность давлений в закрытой схеме можно увеличить только на значение
\( \displaystyle \frac{\rho u_{скорость~ входного~ потока}^2 }{2} \), что не имеет практического смысла в рассматриваемом варианте обработки потока.
Да и реализация со свободной поверхностью проще.

Для теоретического рассмотрения этой схемы, подходит любой вид преобразования в турбине.
На рисунке вариант с перепадом давления.

Без такой конкретизации у очень многих товарищей возникает ложное представление о предмете разговора. Проще двумя конкретизирующими словами снять вопрос "с повестки дня", чем долго и нудно изъясняться "что же имелось ввиду".

Согласен.

[mi.shka]

Реализация возможна любая, но разность давлений в закрытой схеме можно увеличить только на значение
\( \displaystyle \frac{\rho u_{скорость~ входного~ потока}^2 }{2} \), что не имеет практического смысла в рассматриваемом варианте обработки потока.

Ну, это если рассматривать некую идеальную жидкость без физических свойств и внутренней энергии, без учета глубины погружения и отношения объемов прошедших сквозь и мимо аппарата воды. Это просто величина динамического напора для некоей усредненной "на глазок" скорости.
В потоке реальной воды возможно создание разрежения за аппаратом ниже атмосферного, особенно в суперкавитирующих диффузорах. Соответственно на величину давления повлияет не только статика столба на входе, но и атмосферное давление.

Проблемы теоретизирующих физиков в том что они не могут ни на шаг отступить от учебников и весь баланс в их шариково- теоретической жидкости крутится вокруг "кинетическая- потенциальная".

Да и реализация со свободной поверхностью проще.

Это смотря по месту...

[Ost]

Ну, это если рассматривать некую идеальную жидкость без физических свойств и внутренней энергии, без учета глубины погружения и отношения объемов прошедших сквозь и мимо аппарата воды. Это просто величина динамического напора для некоей усредненной "на глазок" скорости.
В потоке реальной воды возможно создание разрежения за аппаратом ниже атмосферного, особенно в суперкавитирующих диффузорах. Соответственно на величину давления повлияет не только статика столба на входе, но и атмосферное давление.
...

Имел ввиду увеличение разности давлений только за счёт повышения давления.
Если иметь ввиду увеличение разности за счёт понижение давления, то это значит дополнительное увеличение скорости потока
не приводящее к положительной мощности. Это только потери энергии.
Зачем в схему вводить заведомо не обоснованные потери?

Проблемы теоретизирующих физиков в том что они не могут ни на шаг отступить от учебников и весь баланс в их шариково- теоретической жидкости крутится вокруг "кинетическая- потенциальная".
Это смотря по месту...

У Вас есть другие проверенные методы решения подобных задач?

Это просто величина динамического напора для некоей усредненной "на глазок" скорости.

Для определения энергии используется понятие среднеквадратичной скорости, которое не "на глазок", а точно определяет удельную энергию в сечении потока.

[rkjy]

А я вовсе не имею в виду разницу в статусе - я лишь подчеркивал отсутствие общего языка. Касательно задач с уклоном дна, они относятся к разделу гидродинамики, который мне совершенно неведом.

Ну хорошо . А я , с задором Незнайки , берусь спорить что в изображенной трубе , гидростатическое давление , действуя на стенки трубы , ускорения потоку воды не придает . И никакого вклада в кинетическую энергию не вносит . 

 

[mi.shka]

А я вовсе не имею в виду разницу в статусе - я лишь подчеркивал отсутствие общего языка. Касательно задач с уклоном дна, они относятся к разделу гидродинамики, который мне совершенно неведом.

Вот поэтому вы использовали формулу, учитывающую ПРИНУДИТЕЛЬНОЕ движение потока, организованного неким источником (насосом) и включили давление как источник энергии, учитывающее по сути работу этого насоса.

Кстати, Вы встречали где-либо в теоретических курсах учет силы Кориолиса как реального источника/потребителя энергии потока?

[mi.shka]

Имел ввиду увеличение разности давлений только за счёт повышения давления.
Если иметь ввиду увеличение разности за счёт понижение давления, то это значит дополнительное увеличение скорости потока
не приводящее к положительной мощности. Это только потери энергии.

Как это понять: дополнительное увеличение скорости не приводящее к положительной мощности? Скорости чего и где?  Мощности чего?

Зачем в схему вводить заведомо не обоснованные потери?

Даже не представляю что вы туда "ввели"...

У Вас есть другие проверенные методы решения подобных задач?

Есть. Метод научного тыка. Достоверность ничуть не хуже. А умноженный на практический опыт дает и того лучший результат.

Для определения энергии используется понятие среднеквадратичной скорости, которое не "на глазок", а точно определяет удельную энергию в сечении потока.

Это таки так. Но беда в том что сама скорость определяется теоретиками на глазок.
Посредством волшебного заклинания "допустим что..."
А потом ее в квадрат...

[Вашкевич Виктор]

А мне бы очень хотелось от Ваших придирок уклониться :-)  . У нас с Вами спор не на равных: я же предлагал Вам прорубить первые 6 параграфов Ландау-Лифшица - тогда у нас с Вами спор был бы на равных, но тогда и не было бы никакого спора. А Вы не хотите - но тогда спор не на равных: говоря о законе сохранения энергии, в частности, 1. Вы имеете в виду Ломоносовское "что в одном месте убудется, то в другом присовокупится", 2. я - некоторое дифференциальное уравнение в частных производных, решить которое для обсуждаемого случая - это раз плюнуть, и которое как раз и описывает, как в воде энергия потока перераспределяется 3. а German и OST - готовое решение этого уравнения именно для обсуждаемого частного случая.  

   [................................]

Если Вы в качестве авторитета в этом споре предлагаете Ландау, то нужно бы учесть,
что в 1938 году Ландау год прессовали в подвалах Лубянки.
Мало ли что после этого мог написать Ландау.
Думаю, после года в подвалах Лубянки любой будет говорить, что дважды два - пять.

Нет, учебник Ландау тут не аргумент.