40. Как формулируется закон Паскаля и какова его связь с основным уравнением гидростати­ки?

Основное уравнение гидростатики :

P=P0+ρgh,

где P - давление в произвольной точке на глубине h от свободной поверхности (h=Z0-Z ); P0 –давление на свободной поверхности. Величина давления ρgh обусловлена весом столба жидкости высотой h.

Формулу можно переписать в виде

Pабс=Рвн+Ризб,

где Рабс - абсолютное давление; Рвн и Ризб – соответственно внешнее и избыточное давления.

Из уравнения следует, что при изменении внешнего давления Р0 величина Р в любой точке жидкости изменяется на такую же величину. Таким образом, внешнее давление передается без изменения во все точки внутри жидкости (закон Паскаля).

Закон Паскаля гласит: "Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку жидкости или газа одинаково по всем направлениям". Это утверждение объясняется подвижностью частиц жидкостей и газов во всех направлениях.

40. Что называется вязкостью жидкости? В чем сущность закона вязкого трения Ньютона? Вязкость - свойство жидкости оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) частиц жидкости. Это свойство обусловлено возникновением в движущейся жидкости сил внутреннего трения, ибо они проявляются только при ее движении благодаря наличию сил сцепления между ее молекулами. Характеристиками вязкости являются: динамический коэффициент вязкости μ и кинематический коэффициент вязкости ν. Единицей динамического коэффициента вязкости в системе СГС является пуаз (П): 1 П=1 дина·с/см2=1 г/(см·с). Сотая доля пуаза носит название сантипуаз  (сП): 1  сП=0,01П. В системе МКГСС единицей динамического коэффициента вязкости является кгс·с/м2; в системе СИ - Па·с. Связь между единицами следующая: 1 П=0,010193 кгс·с/м2=0,1 Па·с; 1 кгс·с/м2=98,1 П=9,81 Па·с.Кинематический коэффициент вязкости

ν=μ/ρ. Единицей кинематического коэффициента вязкости в системе СГС является стокc (Ст), или 1 см2/с, а также сантистокс (сСт): 1 сСт=0,01 Ст. В системах МКГСС и СИ-м2/с:  1 м2/с=104Ст.

40. Укажите физический смысл величин, входящих в дифференциальные уравнения Эйлера гидродинамики.

Если давление р, плотность r, проекции скоростей частиц жидкости u, v, w и проекции действующей объёмной силы X, У, Z рассматривать как функции координат х, у, z точек пространства и времени t (переменные Эйлера), то уравнение Эйлера в проекциях на оси прямоугольной декартовой системы координат будут:

Решение общей задачи гидромеханики в переменных Эйлера сводится к тому, чтобы, зная X, Y, Z, а также начальные и граничные условия, определить u, v, w, р, r как функции х, у, z и t. Для этого к Э. у. присоединяют уравнение неразрывности в переменных Эйлера

В случае баротропной жидкости, у которой плотность зависит только от давления, 5-м уравнением будет уравнение состояния r=j(р) (или r=const, когда жидкость несжимаема).

Уравнение Эйлера пользуются при решении разнообразных задач гидромеханики.

40. Дайте определения основных понятий гидродинамики (линия тока, траектория движения, трубка тока, элементарная струйка, живое сечение, смоченный периметр, гидравлический радиус, средняя скорость).

Линия тока (применяется при неустановившемся движении) это кривая, в каждой точке которой вектор скорости в данный момент времени направлены по касательной.

Трубка тока - трубчатая поверхность, образуемая линиями тока с бесконечно малым поперечным сечением.

Часть потока, заключенная внутри трубки тока называется элементарной струйкой.

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

Смоченный периметр χ ("хи") - часть периметра живого сечения, ограниченное твердыми стенками.

Средняя скорость потока υ - скорость движения жидкости, определяющаяся отношением расхода жидкостиQ к площади живого сечения ω

Поскольку скорость движения различных частиц жидкости отличается друг от друга, поэтому скорость движения и усредняется. В круглой трубе, например, скорость на оси трубы максимальна, тогда как у стенок трубы она равна нулю.

Гидравлический радиус потока R - отношение живого сечения к смоченному периметру

40. Сформулируйте закон Архимеда и основные понятия теории плавания тел. Как решается вопрос об устойчивости плавающего тела?

40. Почему при определении силы давления жидкости на поверхность чаще всего оперируют не абсолютным, а манометрическим давлением или вакуумом?

60)Зависимость потерь по длине от расхода (ламинарный режим)

(обозначение см. вопрос №61)

При ламинарном режиме потери по длине пропорциональны расходу в первой степени

61)Формула Дарси-Вейсбаха – основная расчетная формула для определения потерь напора по длине ( потерь на трение) в круглых трубах.

г де l - коэффициент гидравлического трения, зависит от режима движения и состояния поверхности трубопровода;

l, d – длина и диаметр трубопровода;

v – средняя скорость движения.

при ламинарном режиме

при турбулентном режиме. ∆_э – эквивалентная шероховатость.

62)Коэффициент гидравлического сопротивления турбулентного течения жидкости. Опыты Никурадзе.

Экспериментальные данные для λ в широком интервале чисел Re были получены Никурадзе в круглых трубах. По результатам опытов вся область чисел Re разделена на 5 характерных зон движения:

1. Зона ламинарного режима (Re < 2300).

2. Переходная зона

3. З она гидравлически гладких труб (турбулетный режим). Бугорки шероховатости обтекаются ламинарным потоком и не влияют на сопротивление

4. Зона гидравлически шероховатых труб. При увеличении скорости толщина ламинарного слоя уменьшается. Бугорки шероховатости выступают в турбулентное ядро, с них срываются вихри. А это дополнительное сопротивление

5. З она абсолютно шероховатых труб. При дальнейшем увеличении скорости. Ламинарный слой очень тонкий. Все бугорки шероховатости выступают в турбулентное ядро и полностью определяют сопротивление трубы.