Контрольные вопросы

1. По каким формулам определяется сила давления и центр давления на цилиндрические поверхности?

2. Что такое тело давления? Как определяется тело давления при отсутствии свободной поверхности ?

3. Как определяется давление жидкости в круглой трубе?

4. По какой формуле определяется сила гидростатического дав­ления жидкости на колено трубы?

5. Как формулируется закон Архимеда?

6. Что такое остойчивость плавающего тела?

7. Что называется метацентром и метацентрическим радиусом?

3. Основы кинематики и динамики жидкости

3.1. Основные понятия и определения кинематики и динамики жидкости

Кинематика жидкости изучает связь между геометрическими характеристиками движения и времени (скоростью и ускорением).

Динамика жидкости (или гидродинамика) изучает законы дви­же­ния жидкости как результат действия сил.

Классификация видов движения жидкости основана на ряде при­знаков.

По характеру протекания процесса:

1. Неустановившееся движение жидкости – движение, изменяю­ще­еся во времени, т.е. скорость и давление в данной точке изме­няются с течением времени. Иллюстрацией неустановившегося дви­жения жидкости может быть истечение из резервуара при его опо­рожнении.

2. Установившееся движение жидкости – это такое, при котором в любой точке пространства скорость и давление не изменяются ни по направлению, ни по величине.

Установившееся движение может быть равномерным и неравно­мер­ным.

Равномерным движением называется такое, при котором ско­рости в сходственных точках двух смежных сечений равны между собой, а траектории частиц – прямолинейны и параллельны оси ох, т.е. поле скоростей не изменяется вниз по течению.

Ускорение частиц жидкости при этом равно нулю. В символи­чес­кой форме это условие можно записать ; здесь (f) означает тот или иной параметр, например скорость, глубину h, путь , ускорениеа.

Неравномерное движение – это движение, не удовлетворяющее опре­де­лению равномерного движения, т.е. .

Равномерное и неравномерное движение может быть напорным и безнапорным. При напорном жидкость соприкасается с твердой стен­кой (р >р_атм) по всему периметру своего сечения, а при безнапор-ном – лишь по части периметра, причем при условии, что .

При поступательном движении частиц жидкости наблюдается их вращательное движение. Такое движение называется вихревым.

Поступательное движение в направлении одной координаты на­зывается одномерным движением жидкости.

; р = р(х) – установившееся одномерное движение жид­кости;

; р =р(х,t) – неустановившееся одномерное дви­же­ние жидкости.

Если параметры жидкости при движении изменяются в на­правлении двух координат, то движение называется двухмерным: ;р =р(х, у) или;р =р(х, у, t).

При изменении параметров жидкости по трем координатам дви­жение называется трехмерным:

; р = р(х, у t)

или

; р = р(х, у, z, t).

Прикладная механика жидкости и газа занимается одномерным движением жидкости при решении практических задач.

3.2. Гидравлические элементы потока

Живым сечениемпотоканазывается поперечное сечение по­тока, нормальное к направлению движения и ограниченное его внеш­ним контуром.

Смоченным периметром называется длина контура живого сечения, на которой жидкость соприкасается с твердыми стенками.

Гидравлическим радиусом называется отношение площади жи­вого сечения потокак смоченному периметру:

^.