3.1 Понятия и определения

3.1.1 Виды движения жидкости

Течение жидкости может быть установившимся и неустановившимся. Установившимся движением называется такое движение жидкости, при котором в данной точке русла давление и скорость не изменяются во времени и зависят от ее положения в потоке, т.е. являются функциями ее координат. Примерами установившегося движения могут служить истечение жидкости из отверстия резервуара при постоянном напоре, а также поток воды в канале при неизменном его сечении и постоянной глубине.

υ = f(x, y, z) P = φ f(x, y, z)

Рисунок 25 — Схема, поясняющая понятия установившегося

и неустановившегося движения жидкости

Движение, при котором скорость и давление изменяются не только от координат пространства, но и от времени, называется неустановившимся или нестационарным. Примером неустановившегося движения служит истечение жидкости из отверстия резервуара при переменном напоре. В этом случае в каждой точке сечения струи, вытекающей из отверстия, скорость движения и давление изменяются во времени.

υ = f₁(x, y, z, t) P = f₁(x, y, z, t)

υ и Р – скорость и давление в рассматриваемой точке;

х,у,z, - координаты в этой точке;

t – время.

Установившееся движение в зависимости от характера изменения скорости по длине пространства, заполненного жидкостью может быть:

а) равномерным, если скорость не изменяется ни по направлению ни по величине.

υ

υ

б) неравномерным, если скорость изменяется по направлению или по величине.

v

v

v

v

в) плавноизменяющимся, если скорость по величине или по направлению изменяются незначительно.

v

v

v

v

рис. 26 – Схема, поясняющая понятия равномерного, неравномерного и плавноизменяющегося движения воды.

3.1.2 Элементы потока жидкости.

Траектория – это путь, пройденный частицей жидкости за некоторый промежуток времени, или след, оставленный ею в пространстве.

Линия тока – это такая линия, в каждой точке которой в данный момент времени вектор скорости совпадает с касательной к этой линии.

Рис. 27. Линия тока Рис. 28 Элементарная струйка

Элементарная струйка – это трубка тока бесконечно малого поперечного сечения (рис.28).

Трубка тока – получается, если в потоке жидкости взять замкнутый контур и через каждую точку провести линию тока (рис.29).

Рис. 29 – Трубка тока.

Поток жидкости – это множество или совокупность элементарных струек. Например – в трубопроводе или канале, и может быть свободным, например струя, выходящая из сопла гидроманитора.

Потоки жидкости бывают:

а) напорные, если поток со всех сторон окружен твердой стенкой. напорное течение наблюдается в трубопроводах с повышенным (пониженным давлением);

б) безнапорные, если по всей длине потока жидкости имеется свободная поверхность. Которое наблюдается в открытых руслах (реки, открытые каналы, лотки, канализационные трубы и т.д.).

Живым сечением ω (м²) называют площадь поперечного сечения потока, перпендикулярную к направлению течения. Например, живое сечение трубы - круг (рис.30, а); живое сечение клапана - кольцо с изменяющимся внутренним диаметром (рис.30, б).

Рисунок 30 — Схемы, поясняющие понятия потока жидкости,

живого сечения, площади живого сечения потока, смоченного

периметра, гидравлического радиуса, эквивалентного диаметра

потока