13.Гидродинамика. Основные понятия и определения.

Гидродинамикой называется раздел гидравлики, в котором изучают-ся законы движения жидкости.

Кинематика жидкости – раздел механики жидкости, в котором изу-чаются виды и кинематические характеристики движения жидкости, но не рассматриваются силы, под действием которых происходит движение

Динамика жидкости – раздел механики жидкости, который изучает законы движения жидкостей в зависимости от приложенных к ним сил. При заданных внешних силах задача динамики жидкости сводится к определе-нию напряжений и кинематических параметров движения в каждой точке жидкости в любой момент времени, а также к определению гидродинами-ческих сил воздействия потока на тела.

Течение жидкости может быть установившимся (стационарным) или неустановившимся (нестационарным). Установившимся называется такое течение жидкости, для которого скорости частиц жидкости не изменяются во времени, ее движение считается установившимся. Неустановившимся называется течение жидкости, все характери-стики которого (или некоторые из них) изменяются по времени в точ-ках рассматриваемого пространства. Линией тока называется кривая, в каждой точке которой вектор скорости в данный момент времени направлен по касательной Если в движущейся жидкости взять бесконечно малый замкнутый контур и через все его точки провести линии тока, то образуется трубчатая поверхность, называемая трубкой тока. Часть потока, заключенная внутри трубки тока, называется элементарной струйкой Различают напорные и безнапорные течения жидкости. Напорными называют течения в закрытых руслах без свободной поверхности, а безнапорными – течения со свободной поверхностью. Безнапорными явля- ются течения в реках, открытых каналах и лотках.

14. Расход. Уравнение объемного расхода.

Расходом называется количество жидкости, протекающее через живое течение потока (струйки) в единицу времени. Для элементарной струйки, имеющей малые площади сечений, можно считать истинную скорость υ одинаковой во всех точках каждого сечения. Следовательно, для этой струйки объемный (м3/с), весовой (Н/с) и массо- вый (кг/с) расходы:

dQ = υ dS; (3.1)

dQG = ρg dQ (3.2)

dQm = ρ dQ = ρυ dS (3.3),

где dS – площадь сечения струйки.

Обычно в рассмотрение вводят среднюю по сечению скорость

υср = Q/S, откуда Q = υсрS для установившегося те- чения несжимаемой жидкости можно утверждать, что объемный расход во всех сечениях элементарной струйки (рис.3.2) один и тот же:

dQ = υ1 dS1 = υ2 dS2 = const (вдоль струйки) Это уравнение называется уравнением объемного расхо-да(неразрывности) для элементарной сруйки. Аналогичное уравнение можно составить и для потока конечных раз-меров, ограниченного непроницаемыми стенками, только вместо истинных скоростей следует ввести средние скорости. В результате:

dQ = υср1 dS1 = υср2 dS2 = const (вдоль потока) (3.7)

Из последнего уравнения следует, что средние скорости в потоке не-сжимаемой жидкости обратно пропорциональны площадям сечений:

υср1/ υср2 = S2/ S1.