13.Основные понятия кинематики жидкости и газа.

Раздел гидравлики, изучающий закономерности движения ж. и газа наз. гидроаэродинамикой. При рассмотрении движения ж. выделяют 2 задачи:

- внешняя задача (задан поток ж., требуется найти силы, приложенные к тому или другому тв. телу, обтекаемому ж.)

- внутренняя (заданы силы, действующие на ж., требуется найти гидродинамические характеристики потока).

Г идродинамические хар-ки потока:

- скорость движения U

- гидродинамическое давление Р (для идеальной ж. Р эквивалентно гидростатическому из-за отсутствия сил трения).

Гидростатическое давление - средне арифметическая сумма давлений по всем направлениям.

Движение жидкостей может быть разделено на установившееся неустановившееся. Движение называется установившимся, если все его характеристики в одной и той же точке пространства (в том числе скорость) не меняются во времени (например, истечение ж. из отверстия в стенке резервуара под постоянным напором):

Движение, не удовлетворяющее этому определению, называется неустановившимся. Для него характерно, что в любой точке параметры, характеризующие поток, являются функцией не только координат, но и времени (например, опорожнение резервуара при переменных значениях напора или давления).

Установившееся течение может быть равномерным и неравномерным. При равномерном движении скорости ж. сходственных точках одинаковы и не зависят от координат пространства (движение ж. в трубах одинакового сечения). При неравномерном движении скорости в сходственных точках не изменяются во времени, но зависят от координат пространства (движение ж. в трубах переменного сечения).

По характеру движения различают напорное, безнапорное движение и струи. При напорном движении поток жидкости со всех сторон ограничен твердыми поверхностями, что наблюдается при полном за­полнении сечения. Движение жидкости осуществляется за счет разности давлений в начале и конце трубопровода. Безнапорное — это движение в открытых каналах, руслах, осуществляющееся под действием сил тяжести при наличии геометрического уклона.

Струи – поток ж., вытекающей из отверстий под действием напора.

Линией тока называют кривую, проходящую через последовательно движущиеся одна за другой частицы жидкости, векторы скоростей которых направлены по касательным к этой линии.

В любой точке линии тока вектор скорости касателен к линии. Если рассмотреть элементарную площадку dS и образующие линии по периметру этой площадки (линии тока), то объем наз.

т рубкой тока. Проведем в трубке тока сечение, площадью dω, нормально к направлению скорости U. Такая поверхность наз. живым сечением. Расход ж., протекающей через трубку тока (элементарной струйкой):

Масса ж, проходящей ч/з сечение струйкой в единицу времени (массовый расход):

Общий объемный расход:

Общий массовый расход:

К гидравлическим элементам потока относят:

- живое сечение

- смоченный периметр

- гидравлический радиус

- эквивалентный диаметр

Смоченным периметром потока называется длина контура живо­го сечения, по которому жидкость соприкасается с ограничивающими ее стенками. При напорном движении жидкости смоченный периметр совпадает с геометрическим. При безнапорном движении отличается от геометрического, так как в смоченный периметр не входит линия свободной поверхности.

Гидравлическим радиусом называют отношение площади живого сечения и к смоченному периметру :

Для круглой трубы диаметром d:

Д иаметр, выраженный через гидравлический радиус наз. эквивалентным диаметром.

Тогда

Эквивалентный диаметр

равен диаметру гипотетического трубопровода круглого сечения, для кот. Отношение площади к смоченному периметру тоже, что и для данного трубопровода некруглого сечения.