6) Методика исследования движения континуума.

1. В рассматриваемом пространстве выбирается произвольная система координат XYZ.

2. В произвольной точке пространства мысленно выделяется жидкий объем.

3. Мысленно отбрасывается внешняя среда, а ее действия на жидкий объем заменяются соответствующими силами, которые, таким образом, переводятся из внутренних во внешние, определяющие движение выделенного жидкого объема.

4. К объему применяются законы сохранения массы и механики твердого тела, измеряется его движение за промежуток времени dt. Под действием приложенных сил составляют уравнение сохранения массы жидкого объема и движения жидкости.

5. Одновременно изучается обмен энергией между жидким объемом и внешней средой, составляется уравнение энергии. Кроме этого параметры газа в каждой точке пространства связываются между собой уравнением состояния. PV=RT

7. Силы действующие на жидкий объем:

1) Внешние силы. К внешним силам действующим на жидкий объем относятся:

а) массовые силы (объемные) Fm

Массовая сила (Fm) проявляется в любой точке жидкой частицы, а поверхностные силы проявляются по поверхностям отделяющих их от окружающих других частиц или от ограничивающих течение твердых тел. Массовую силу принято характеризовать средней интенсивностью: где, m- масса частицы на которую действует сила и интенсивностью в точке.

Размерность интенсивностей м/ размерно совпадает с ускорением. Наиболее часто встречающейся в задачах гидрогазодинамики массовой силой является сила тяжести. Стандартная интенсивность которая и есть ускорение свободного падения: g=9.80665 м/ .

Зависимость величины g от высоты над Землей не зависит. Газы в большинстве случаев в технических задачах могут считаться не весомыми.

б) поверхностные силы

Характеристика поверхностных сил (Fs) является среднее напряжение или напряжение в точке .

где S- площадь поверхности по которой действует сила.

Поверхностная сила представляет собой взаимодействие внешний среды на поверхность водяного объема.

Поверхностные силы подразделяют на:

1)нормальные.

2)касательные.

Нормальное напряжение еще называют давлением . Проявление касательных напряжений называют внутренним трением в жидкости или трением жидкости по обтекаемой твердой поверхности.

Касательное напряжение обычно больше нормального.

Поверхностные силы представляют собой воздействие внешней среды на поверхность выделенного объема, это воздействие распределено по поверхности непрерывно.

Различают следующие напряжения:

1. Напряжение равнодействующих поверхностных сил (н/ )

r=

2. Нормальное напряжение σ=

3. Напряжение трения или касательное напряжение

2)Вязкость или внутренне трение в жидкости.

Вязкостью называют свойство всех реальных жидкостей оказывать сопротивление относительному сдвигу частиц.

Для выяснения сущности вязкости рассмотрим течения жидкости движущейся с какой-то скоростью U1. Опыт показывает , что скорость жидкости у пластины равна нулю, а на каком-то расстоянии h скорость равна U1 . Напряжение трения ԏ= пропорциональна отношению скорости к расстоянию между пластиной и не зависит от абсолютной величины скорости.

= - градиент скорости.

8. Вязкостью называют свойство всех реальных жидкостей оказывать сопротивление относительному сдвигу частиц, в результате происходит рассеяние в виде тепла работы, затрачиваемой на это перемещение.

Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей — это описывается введением силы трения. Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно.

Различают:

1)динамическую вязкость .(единицы измерения: Па*с =Н/ *с).Величина µ характерезующая сопротивляемость сдвига , называется динамической или абсолютной вязкостью.

2)кинематическую вязкость (единицы измерения: стокс, м²/с, внесистемная единица — градус Энглера). Кинематическая вязкость может быть получена как отношение динамической вязкости к плотности вещества и своим происхождением обязана классическим методам измерения вязкости, таким как измерение времени вытекания заданного объёма через калиброванное отверстие под действием силы тяжести.

Переход вещества из жидкого состояния в стеклообразное обычно связывают с достижением вязкости порядка 10¹¹−10¹² Па·с

Вязкость жидкости зависит от температуры , при этом вязкость капельных жидкостей при увеличении температуры уменьшается, а вязкость газов возрастает. С увеличением температуры от 0ºС до 100ºС вязкость воды уменьшается почти в 7 раз.

ԏ= µ – эта формула выражает закон Ньютона о молекулярном трении в жидкости: напряжение трения пропорционально поперечному градиенту скорости. Этот закон Ньютон установил экспериментально . Жидкости удовлетворяющие этому уравнению, называются ньютовскими жидкостями. Трение в некоторых жидкостях не подчиняются закону Ньютона. К этим не ньютовским аномальным жидкостям можно отнести: литой бетон, строительный раствор, глинястый раствор употребляемый при бурении скважен , коллоидные растворы.

Для определения динамической вязкости применяется формула Милликена: µ= 1,745 * + 5,03 * t.