1.Основные физические свойства жидкостей и газов. К основным физическим свойствам жидкости относятся плотность, давление, сжимаемость, температурное расширение, вязкость.1.Сжимаемость- жидкость сжимается не значительно повышается при повышении давления от 0,1 до 10 МПа, объем уменьшается на 0,5 % при повышении t от 4 до 100 градусов то объем увеличивается на 4%.

В практических расчетах жидкость считается не сжимаемой. Исключением является гидравлический удар резкое увеличение или понижение давления в системе.

2. Вязкость – это свойства жидкости оказывать сопротивление сдвигу или скольжению соприкасаемых слоев. Вода обладает наименьшей вязкостью, чем спирт, эфиры. С повышением давления вязкость повышается, но это зависимость проявляется при больших перепадах давления десятки МПа. При повышении t вязкость уменьшается. Существуют аномальные жидкости, которые уже в состоянии покоя обладают вязкостью. Относятся: нефть, масляные краски, смазочные масла при низких t.

Идеальная жидкость – это такая воображаемая жидкость при движении, которой в ней не возникает силы внутреннего трения, т.е не вязкая жидкость (для упрощения расчетов)

Плотность — это отношение массы к объему, занимаемому этой массой. Плотность измеряют в системе СИ в килограммах на кубический метр (кг/м3). Плотность воды составляет 1000 кг/м3. Температурное расширение жидкости при ее нагревании характеризуется коэффициентом температурного расширения, который показывает относительное увеличение объема жидкости при изменении температуры на 1 С.

Идеальный газ – это газ, средняя кинетическая энергия частиц (атомов, молекул) которого много больше энергии их взаимодействия. Такой газ не конденсируются при охлаждении вплоть до абсолютного нуля температуры.

2. Гидростатич. давление и его свойства. Все силы действия на жидкость можно разделить на 2 группы. 1) Поверхностные силы, Fтр, P. 2) массовые силы (объемные)- G, Fин.

Поверхностные силы- непрерывно распределены и обусловлены действием соседних объемов или других тел на данный объем жидкости. Под действием этих сил покоящаяся жидкость находится в напряженном состоянии, которая в каждой точке жидкости характеризуется величиной давл-я.

Покоящаяся жидкость dp/ds=P- ср. гидрост. давл. Давление обладает 2 свойствами: 1)Оно направлено по нормали внутрь рассм-го объема жидк. 2)В любой точке внутри жидкости давл. по всем направлениям одинакова. (Ед. изм-я Па= Н/ м2; 1 ат=9807 Н/м2 ).

Атмосферное давление зависит от высоты над уровнем моря. За нормальное атмос. давление принимают давл. над уровнем моря при t=0 град. Pат = 101,3 кПа (=10⁵).

Свободная поверхность - поверхность раздела между жидкостью и газообразной средой (зеркало воды). Различают следующие виды давлений: Абсолютное давление –Pабс, Манометрическое- Рм( Избыточное-Ри), Вакуумметрическое-Рв. Рм=Рабс –Рат. Рв= Рат-Раб (Рв= -Рм)

3. Уравнение равновесия жидкости (ур Эйлера)

Закон распределения давления в покоящейся жидкости выражается дифференциальным уравнением Эйлера. dP=p (Xdx+Ydy+Zdz), где XYZ-проекции единичной массовых сил на коорд. оси. dx. dy. dz.-приращения координат рассматр. точки. p-плотность жидкости m/v. p= кг/м³

Если в покоящейся жидкости действует лишь сила тяжести, то ур. Эйлера примет вид dp=pgdz Проинтегрировав выражение получим p=pgz+c, где P - абс. давл. в точке, С- своб. интегр.

4. Основное уравнение гидростатики. Определение абсолютного, избыточного и вакуумметрического давления. P= pgh+Po- основной закон гидростатики.

Основной закон гидростатики гласит Абсолютное давление в точке равно сумме избыточного давления и давление на свободного поверхности.

Pn = pgh

P=pgz+Po

Pабс = Ри+Ро

Pвак= Рат-Рабс

5. Сила давления жидкости на плоские поверхности. Определение центра давления. Расчет силы давл. жидкости на плоские поверхности ведется 2 способами: аналитическим и графоаналитическим.

Аналитический способ. Р= р_с* w (1), Где Рс- давление в центре тяжести плоской смоченной поверхности .w- смоченная часть плоск. пов-ти. Рс= pgh_c

Где hc- глубина погружения центра тяжести смоченной части плоск. поверхности под уровнем жидк. H_d- центр давления. H_d = hc + Jo/ hc*w,

Jo- централь. момент инерции плоской поверхности. (для прямоуг-ка Jo=bh³/12).

Формула (1) дает значение силы для случая одностороннего давления жидкости. При воздействии жидкости на поверхность с 2-х сторон результирующая сила будет равна разности сил давления и направлена в сторону большей силы. Точку приложенной результирующей силы можно найти применив теорему механики о моменте равноденствующей.(рис)

Графоаналитический способ. Р= V=Sэп*b (3)

При построении эпюры давления следует помнить, что давление направлено по нормали к поверхности и изменяется с увеличением глубины по линейному закону. (основное уравнение гидростатики Р= Ро+pgh).

Поэтому для построения эпюры давления достаточно найти давление в граничных точках поверхности и отложить полученные значения в виде отрезков нормали к рассматриваемой поверхности. Концы отрезков соединены прямой линией.

P=pc*w = pgh² /2*в, w=в*h, Pc =pghc= pgh/2

7.Виды движения жидкости.

Существуют 2 осн-х вида движ-я жидкости: I 1)установившееся движ-е; 2)неустановившееся движ. Для установивш-ся движ-я хар-на зависимость u=f₁(x,y,z), p=f₂(x,y,z). Примеры: движ. в трубках, каналах, реках при постоянном уровне (напоре) воды (H=const)и течение жидк. ч/з отверстия при H=const. Для неуст-ся движ-я:

Примеры: движ.речного потока при весенних паводках, истечение ч/з отверстие при переменном напоре (H≠const). В свою очередь установивш-ся движ. может быть: II 1)равномерным, 2)неравномерным. При нервномерн. движ. ср. скорость υ, живое сечение ω, давление p изм-ся по длине потока; а при равномерн. движ. частицы жидк. не изменяют своей скорости как при перемещении вдоль всего потока, так и при перемещ. от одной точки к другой, от одного сечения к др. III По воздействию давления на поток выделяют движ.: 1)напорное, 2)безнапорное. Безнапорн. движ. происходит под дейст. силы тяжести давления. По всему периметру ограничена потоком, не имеет свободн. поверх-ти. Безнапорн. движ. происходит только под дейст. силы тяж. Имеет свободную пов-ть. IV Плавно изменяющееся движ. – наблюд-ся на прямых участках потока, где происходит приблизительно параллельно струйное движ. и эпюра распределения скоростей остается практически постоянной. Т.о. установ-ся неравномерн. параллельно-струйное движ. потока, при кот. угол расхождения м/у линиями тока α и их кривизна величины пренебрежимо малые наз-ся плавно- изменяющимся движением. Плавно измен-ся движ. удов-ет 2-м условиям: 1)радиус кривизны элементарных струек велик и стремится к бесконечности; 2)угол расхожд-я элементарных струек мал и стремится к нулю. Такой поток имеет плоское живое сечение, перпендик-ое к осн-му направл-ю потока и давление в плоскости попереч. сечения потока изм-ся по осн. закону гидростатики. Понятие плавно измен-ся движ. позволяет упростить решение многих практических задач.

8.Понятие о струйчатой модели тока (линии тока, элементарная струйка жидкости). Основные параметры потока. Уравнение неразрывности. Понятие о линии тока. Представляется пространство, заполненное движ-ся жидкостью, и в каждой точке потока известны давления и векторы скорости в опред. момент времени (dt). (рис.) Уменьшая расстояние ds до нуля получим кривую, называемую линией тока. Т.о. линией тока наз. кривую, проведенную в движ-ся жидкости, касательные которой в данный момент времени совпадают с направлением вектора U в каждой точке данной кривой. Она выражает мгновенную картину скоростей для различ. частиц жидкости. В свою очередь траекторий наз. геометрич-е место точек, движ-ся частицы жидкости. При неуст-ся движ. траектория частицы не совпадает с линией тока, а при устан-ся – совпадает. Понятие об элементарной струйке. Вокруг точки 1 построим замкнутый элементарный контур и ч/з все его точки проведем линии тока. Совокупность линий тока, образующих трубчатую поверхность, наз. трубкой тока, а жидкость заполняющую трубку тока, наз. элементарной струйкой. (рис) свойства элементарн. струйки при устан-ся движ.: 1)имеет постоянную форму; 2)частицы жидк. движ-ся в одной струйке не могут проникать в др. соседнюю с ней струйку; 3)скорость элементарной струйки во всех точках данного поперечного сечения явл-ся постоянной. Т.о. в гидравлике прибегают к струйчатой модели потока, где реальный поток замен-ся совокупностью элементтар-х струек. Осн.параметры потока. Живое сечение потока ω, расход жидкости Q, ср. скорость υ, смоченный периметр χ, гидравлич. радиус R. Живым сечение потока наз. поверхность в кажд. точке которой линии тока направлены по нормали. Расход жидк. – объем жидк., проходящей в ед. врем. ч/з живое сеч. потока. [Q]=[L³/t] = [м³/c]=[л/с], Q = V/t. Ср. скорость потока – фиктивная скорость, с кот. все частицы жидк. передвиг-ся так, что кол-во жидкости, протекающейт ч/з рассмотренное живое сечение равно действительному кол-ву жидкости, протекающей ч/з это же сечение при действит-х скоростях. υ=Q/ω (рис.) Смоченный периметр – периметр попереч. сечения потока в пределах соприкосновения его с ограждающими стенками. χ = b+2h, χ=2πr. (рис). Гидравлич. радиус – отношение площади потока ω к смоч-му периметру χ(м) . R = ω/χ , R = bh/b+2h, R = πr^2/2πr. Уравнение постоянства расхода для установившегося движения (ур. неразрывности потока) – математическое выражение условий сплошности течения при установившемся движ. du₁*dω₁ = du₂*dω₂ = …= du_n*dω_n = const; dQ=const – ур. неразр. потока для элементарн. струйки. υ₁ω₁= υ₂ω₂ = …= υ_nω_n=Q=const – ур.постоянства расхода для потока, υ₁/υ₂=ω₁/ω_2.