12.Виды движения жидкости. Элементы потока жидкости. Понятие расхода жидкости. Определение скорости осреднённой по живому сечению.

Рассмотрим виды движения жидкости.

Неустановившееся движение - такое, при котором в каждой данной точке пространства скорость движения и гидродинамическое давление с течением времени изменяются, т.е. можно записать что u и p зависят не только от местонахождения точки, но и от времени, в течение которого рассматривается движение.

u= f1{x,y,z,t);p= f2(x,y,z,t).

Установившееся движение - такое, при котором в каждой точке скорость и гидродинамическое давление с течением времени не изменяются, но в разных точках они могут быть различными, т.е. u и p зависят только от координат рассматриваемых точек:

u = φ1(x,y,z); p = φ2(x,y,z).

Установившееся движение наблюдается, например, при истечении воды из резервуара при неизменной отметке свободной поверхности.

Установившееся движение подразделяется на равномерное и неравномерное.

Равномерное движение характеризуется тем, что скорости, форма и площадь сечения потока не изменяются по длине.

Неравномерное движение отличается изменяемостью скоростей, глубин, площадей сечений потока по его длине.

Из неравномерных движений следует отметить плавно изменяющиеся движения, характеризующееся тем, что

а) линии тока имеют малую кривизну;

б) линии тока почти параллельны, вследствие чего живое сечение можно считать плоским;

в) давления в плоскости живого сечения распределяются по гидростатическому закону.

Напорное движение происходит в тех случаях, когда поток ограничен твердыми поверхностями со всех сторон, при этом в любой точке потока гидродинамическое давление отличается от атмосферного и может быть больше или меньше атмосферного. Движение в этом случае происходит под действием давления (напора), создаваемого, например, насосом или водонапорной башней, - движение в водопроводных и других трубах.

Безнапорное движение отличается тем, что поток имеет свободную поверхность, находящуюся под атмосферным давлением. Безнапорное движение происходит под действием сил тяжести.

Линия тока – линия, касательные к которой совпадают с векторами скорости.

Поверхность непроницаемого тела – поверхность тока.

Трубка тока - трубчатая поверхность, образуемая линиями тока с бесконечно малым поперечным сечением.

Часть потока, заключенная внутри трубки тока называется элементарной струйкой.

Живым сечением ω (м²) называют площадь поперечного сечения потока, перпендикулярную к направлению течения.

Расход воды (в водотоке) — объём воды, протекающей через поперечное сечение водотока за единицу времени.

Q — расход воды [м³/c],A площадь поперечного сечения водотока [м²],V-средняя скорость потока [м/с]

Средняя скорость потока υ - скорость движения жидкости, определяющаяся отношением расхода жидкости Q к площади живого сечения ω

Поскольку скорость движения различных частиц жидкости отличается друг от друга, поэтому скорость движения и усредняется. В круглой трубе, например, скорость на оси трубы максимальна, тогда как у стенок трубы она равна нулю.