Механика Жидкостей и Газов.
4. В чем отличие жидкости от газа, и какие среды в механике жидкостей и газов называются жидкостью?
Расстояние между молекулами жидкости крайне мало, что приводит к возникновению значительных молекулярных сил сцепления. Эти силы особенно велики на поверхностях, отделяющих данную жидкость от другой жидкости или газа. Под влиянием поверхностных сил жидкость подвергается столь сильному сжатию, что сравнительно небольшие изменения давления, связанные с движением жидкости практически не вызывают изменения ее объема. В связи с этим жидкость можно считать несжимаемой средой.
В газах межмолекулярные расстояния велики, а силы взаимодействия между молекулами малы, поэтому газы обладают большей сжимаемостью. Но могут рассматриваться как и несжимаемые при малых изменениях Р, Т и U. По этой причине в курсе МЖГ как для газов, так и для жидкостей используют один термин – жидкость, отмечая только: сжимаемая или несжимаемая.
6. Какой физический параметр является характеристикой сжимаемости сплошной среды?
Теоретическая механика, рассматривая движение и взаимодействие материальных тел, представляет их либо как материальную точку, либо как систему материальных точек. В последнем случае система может быть как дискретной, состоящей из отдельных точек, так и сплошной, когда в любом, сколь угодно малом объеме, содержится бесконечно большое количество материальных точек и имеет место непрерывное распределение вещества в пространстве, а, следовательно, физ. характеристик его состояния и движения. В этом случае систему называют сплошной средой.
Плотность – масса вещества, содержащаяся в единице объема. Если плотность текучей среды постоянна, то среда несжимаемая. Если плотность меняется – сжимаемая.
8. В каких случаях при описании движения сплошной среды используется модель идеальной жидкости? (9. В каких случаях при описании процессов, протекающих в жидкостях и газов не применима модель идеальной жидкости?)
В тех случаях, когда при моделировании движения жидкости можно пренебречь силами внутреннего трения, рассматриваемую жидкость можно считать идеальной. Модель идеальной жидкости оказывается пригодной для описания многих важных процессов обтекания тела или движения жидкости по каналам, но она не может объяснить происхождение сопротивления тел, разогревания жидкостей и газов в результате преобразования мех. энергии в теплоту, тепло- и массопереноса в жидкости и т.д. Для описания этих явлений необходимо пользоваться более сложной моделью вязкой, проводящей теплоту и обладающей способностью переноса примесей (диффузии) жидкости.
10. Как формулируется понятие скорости в мжг? Напишите словами и формулой.
Скорость – основная кинематическая характеристика сплошной среды. Скорость материальной точки определяется как ее перемещение за единицу времени.
Скоростью
движения жидкости или газа называется
плотность потока объема, т .е. отношение
потока объема
через элементарную площадку dS,
нормальную к направлению движения
потока, к величине этой площадки
11. Дайте определение скорости жидкостей и газов, как векторной величины. От каких параметров зависит эта величина? Как выразить расход через скорость? Что такое стационарное и нестационарное движение?
Введем
понятие потока объема (объемного расхода)
,
м3/час,
как отношения объема жидкости или газа
∆V,
проходящего через некоторую поверхность
∆S
за интервал времени ∆t,
к величине этого элементарного интервала:
Скоростью
движения жидкости или газа называется
плотность потока объема, т .е. отношение
потока объема
через элементарную площадку dS,
нормальную к направлению движения
потока, к величине этой площадки
-вектор
скорости;
-единичный
вектор, нормальный к площадке dS.
В проекциях на координатные оси вектор скорости записывается следующим образом:
Где
– проекции вектора скорости на
координатные оси.
В общем случае скорость жидкости или газа изменяется в пространстве и во времени
Такое движение называется пространственным нестационарным. Если скорость изменяется в пространстве, но в каждый его точке постоянна во времени, то движение пространственным стационарным.
Если скорость изменяется вдоль двух координат, то движение плоское нестационарное или стационарное, а если вдоль одной координаты – одномерное стационарное или стационарное.