2. Физические основы функционирования гидросистем

В гидроприводах и системах применяются различные рабочие жидкости, физические свойства которых удовлетворяют условиям эксплуатации. Несмотря на существенные отличия свойств, процессы и явления, происходящие в различных жидкостях в состоянии равновесия или движения, подчиняются единым физиче­ским законам.

Раздел механики, в котором изучают равновесие и движение жидкости, а также силовое взаимодействие между жидкостью и обтекаемыми ею телами или ограничивающими ее поверхностями, называют гидромеха­никой.

Науку о законах равновесия и движения жидкостей и о способах приложения этих законов к решению конкретных технических задач называют гидравликой. В гидравлике рассматривают, главным образом, по­токи жидкости, ограниченные и направленные твердыми стенками, т.е. течения в открытых и закрытых кана­лах— в руслах рек, в трубопроводах, в элементах гидромашин и других устройствах, внутри которых проте­кает жидкость*.

При этом к понятию «жидкость» относят все тела, для которых свойственна текучесть, т.е. способность сильно изменять свою форму под действием сколь угодно малых сил. Таким образом, под термином «жид­кость» понимают как обычные жидкости, называемые капельными, так и газы.

Для капельных жидкостей характерным является то, что они, будучи в малом количестве, под действием сил поверхностного натяжения принимают сферическую форму, а в большом количестве — обычно образуют свободную поверхность раздела с газом. Важной особенностью капельных жидкостей является и то, что они ничтожно мало изменяют свой объем при изменении давления, поэтому их обычно считают несжимаемыми.

Газы, наоборот, могут значительно уменьшаться в объеме под действием давления и неограниченно рас­ширяться при его отсутствии, т.е. они обладают большой сжимаемостью. В дальнейшем под термином «жид­кость» будем понимать именно капельную жидкость.

В начале своего развития гидравлика представляла собой теоретическую науку — математическую меха­нику жидкости или гидромеханику. Используя сложный математический аппарат и принимая некоторые допу­щения в отношении физических свойств жидкости, эта наука рассматривала движение жидкости по упрощен­ным схемам. Но методы математической гидромеханики не позволили решить целый ряд практических задач. В связи с этим стала развиваться практическая наука — техническая механика жидкости, решающая инженер­ные задачи методом упрощения гидравлических явлений, но с введением в теоретические уравнения попра­вочных коэффициентов, полученных в результате эксперимента.

В современной гидравлике для достоверного математического описания исследуемых явлений использу­ют как чисто теоретические методы, основанные на применении законов механики, так и зависимости, полу­ченные экспериментальным путем. Поэтому различие в методах этих двух ветвей одной и той же науки посте­пенно исчезает. Современная гидравлика представляет собой самостоятельную, сформировавшуюся от­расль знаний, находящую применение в различных областях техники.