Модели жидкости

При теоретическом изучении закономерностей течения невозможно учесть все многообразие свойств жидкости. Поэтому при формировании теоретической модели жидкости принимают во внимание наиболее существенные ее свойства. Учет различных свойств жидкости приводит к разным моделям:

- идеальная несжимаемая жидкость – это сплошная несжимаемая среда, непрерывно заполняющая занимаемый объем, имеющая постоянную плотность и лишенная вязкости

;

- идеальная сжимаемая жидкость – это сжимаемая сплошная среда, непрерывно заполняющая занимаемый объем и лишенная вязкости ;

- вязкая несжимаемая жидкость – это сплошная несжимаемая среда, непрерывно заполняющая занимаемый объем, имеющая постоянную плотность и обладающая вязкостью

;

- вязкая сжимаемая жидкость – это сжимаемая сплошная среда, непрерывно заполняющая занимаемый объем и обладающая вязкостью ;

- молекулярная жидкость – это модель, учитывающая реальное строение жидкости.

Лекция 2.

Гидростатика. Основное уравнение гидростатики

Гидростатика – раздел гидравлики, изучающий законы равновесия неподвижной жидкости, находящейся под воздействием внешних сил.

Под воздействием внешних сил части рассматриваемого объема жидкости взаимодействуют друг с другом. Эти силы являются внутренними силами.

В идеальной жидкости эти силы направлены по нормали к поверхности раздела и направлены в сторону противоположную внешней нормали, т.к. жидкость практически не сопротивляется растяжению и, как сплошная среда, может работать только на сжатие. Интенсивность этих сил характеризуется величиной нормального напряжения, которое в гидравлике называется давлением

Рис. 2.1	. (2.1) Внешние силы подразделяют на силы поверхностные и объемные. К поверхностным силам относятся силы взаимодействия жидкости со стенками резервуара, ограничивающими занимаемый объем, и силы атмосферного давления на свободной поверхности. Объемные силы – это, прежде всего, силы тяжести и иные физические силы, распределенные по объему, занимаемому жидкостью. Для характеристики массовых сил вводят интенсивность массовых сил, как силу, приходящуюся на единицу массы. Составляющие интенсивности массовых сил по координатным осям определяют выражениями
		(2.2)

Гидростатическое давление

Давление на выделенной в жидкости площадке нормально к ней. Рассмотрим равновесие элементарного объема жидкости в форме прямоугольного тетраэдра с размерами ребер dx, dy, dz (рис.2.2). На гранях перпендикулярных осям xyz внутренние силы характеризуются давлениями p_x, p_y, p_z.. На грани с нормалью n действует давление p_n. Условия уравновешенности сил, приложенных к тетраэдру, имеют вид

рис. 2.2

В формулах (8): Аx, Аy, Аz, Аn – площади граней, перпендикулярных направлениям x, y, z, n; α, β, γ – углы нормали n с осями x, y, z соответственно; dm – масса жидкости в объеме тетраэдра; X, Y, Z – интенсивность массовых сил.

(2.3)

Т.к. , то при из формул (2.3) получаем:

(2.4)

Следовательно, давление в рассматриваемой точке покоящейся жидкости не зависит от пространственной ориентации площадки и называется гидростатическим давлением.