Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Гидравлика.docx
Скачиваний:
4
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
1.65 Mб
Скачать

1Физические свойства жидкости.

Известно три фазовых состояния веществ: твердое, жидкое, газообразное.

Фазовое состояние определяется силами межмолекулярного взаимодействия.

 

Жидкое – некоторое промежуточное состояние между твёрдым и газообразным.

Жидкость обладает двумя особыми свойствами:

1.      Весьма мало изменяет свой объём при изменении давления или температуры — т.о. сходна с твёрдым телом.

2.      обладает текучестью — т.е. не имеет собственной формы (но имеет конечный объём), т.о. сходна с газам.

Эти особые свойства жидкости объясняются её молекулярным строением.

        Плотность жидкости 

где       V – рассматриваемый объём жидкости;

            m – масса рассматриваемого объёма жидкости.

 

Объёмный вес жидкости

  (применяется в технической системе единиц);

.                                               (*)

        Текучесть и вязкость жидкости

Текучесть – свойство жидкости деформироваться под действием сдвиговых напряжений.

Вязкость – свойство текучих тел оказывать сопротивление сдвигающему усилию и препятствовать перемещению одной части объёма относительно другой.

(в некотором роде вязкость – трение внутри объёма жидкости)

 

2Свойства гидростатического давления.

 

Свойство 1. Гидростатическое давление всегда направлено по внутренней нормали (т.е. со стороны жидкости) к площадке (рис 2.2 а).

Рис. 2.2 Свойство 1 гидростатического давления.

Свойство 2. Величина гидростатического давления не зависит от ориентации площадки (т.е. гидростатическое давление действует во все стороны).

Рис. 2.3  Свойство 2 гидростатического давления.

 

3 Вывод дифференциальных уравнений покоящейся жидкости.

 

1. Рассмотрим покоящуюся жидкость, на которую действует массовая сила F (не обязательно сила тяжести).

 

Отнеся величину силы F к единице массы жидкости, на которую она действует, можно говорить о единичной массовой силе.

(величина силы – скаляр, т.е. длина вектора в масштабе сил)

     (V – единичный объём,  )

 

 

Так как сила F – вектор можно говорить о проекциях единичной массовой силы Fm

.

 

2. Выделим в покоящейся жидкости прямоугольный параллелепипед со сторонами dx, dy, dz (Рис. 3.1).

3. Отбросим окружающую параллелепипед жидкость и заменим её действие соответствующими силами – это силы давления, действующие на площадки – грани параллелепипеда.

 

 

Рис. 3.1. Вывод дифференциальных уравнений покоящейся жидкости.

 

4. Составим уравнение равновесия для проекций сил:

 

 

5. Рассмотрим силы давления (поверхностные силы).

Из всех сил давления, действующих на параллелепипед проекции (отличные от нуля) дают только силы Р1 и Р2, причём.

;

,

 где р1 и р2 – соответственно, давление в точках приложения сил Р1 и Р2.

Пусть известно давление в точке А (центр параллелепипеда). При действии на жидкость объёмной силы (массовой силы) F давление в ней изменяется по некоторому закону. Опишем это изменение давления с помощью градиента давления.

 

Градиент давления – величина, характеризующая изменение давления по какому-либо направлению на единице длины.

 – «скорость» изменения давления в направлении ОХ;

 – «скорость» изменения давления в направлении ОY;

 – «скорость» изменения давления в направлении ОZ;

 

 

Пусть давление увеличивается вдоль оси ОХ (рис. 3.2), тогда

,

 

 

 

Рис. 3.2. Изменение давления в окрестности точки А.

 

Градиент давления – первая производная от функции изменения давления по соответствующему направлению (  , Δр=р21, Δх=х21).

Если давление уменьшается вдоль ОХ то   и выражения для р1 и р2 справедливы.

Если давление – const, то   и выражения для р1 и р2 также справедливы.

 

               

 

 

6. Рассмотрим массовые силы.

Если известна единичная проекция Х массовой силы F, действующей на жидкость, то для всего элементарного параллелепипеда проекция массовой силы F будет:

,

.

 

7. Итак, уравнение равновесия в проекции на ОХ.

Действующие силы, дающие проекции (не нулевые): Р1, Р2, Fх.

Fx прибавляется с учётом её знака)

(подставим значения проекций сил)

(раскроем скобки)

 

(разделим на объём параллелепипеда)

             

.

 

8. По аналогии составляя проекции на оси OY и OZ получаем:

         

Уравнения Эйлера равновесия покоящейся жидкости