![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Гидравлика
- •Основные обозначения и единицы измерения
- •1. Силы, действующие на жидкость
- •2. Физические свойства жидкостей
- •2.1. Плотность
- •2.2. Вязкость
- •2.3. Поверхностное натяжение
- •2.4. Сжимаемость
- •2.5. Температурное расширение
- •3. Гидростатика
- •3.1. Дифференциальные уравнения Эйлера. Основное уравнение гидростатики в дифференциальной форме
- •3.2. Основное уравнение гидростатики в интегральной форме
- •3.3. Практическое применение основного уравнения гидростатики
- •1) Принцип сообщающихся сосудов и его использование.
- •2) Пневматическое измерение уровня жидкости в резервуаре.
- •3) Гидростатические машины.
- •3.4. Сила давления на плоскую стенку
- •3.4.1. Давление жидкости на плоскую поверхность
- •3.4.2. Гидростатический парадокс
- •4. Гидродинамика
- •4.1. Основные понятия гидродинамики
- •4.2. Основные характеристики движения жидкостей
- •4.2.1. Гидравлический радиус и эквивалентный диаметр
- •4.2.2. Скорость и расход жидкости
- •4.3. Виды движения жидкости
- •4.4. Уравнение неразрывности (сплошности потока)
- •4.4.1. Уравнение неразрывности (сплошности потока) для жидкости
- •4.4.2. Уравнение неразрывности (сплошности потока) для газов
- •4.5. Режимы движения жидкости
- •4.6. Уравнение д. Бернулли
- •4.6.1. Уравнение Бернулли для струйки идеальной жидкости
- •4.6.2. Уравнение Бернулли для потока идеальной жидкости
- •4.6.3. Уравнение Бернулли для реальной жидкости
- •4.6.4. Практическое применение уравнения Бернулли (измерение расхода жидкости с помощью дроссельных расходомеров)
- •4.7. Виды гидравлических сопротивлений и потери напора
- •4.7.1. Потери напора по длине потока
- •4.7.2. Потери напора на местные сопротивления
- •4.7.3. Принцип сложения потерь напора
- •4.8. Истечение жидкости через отверстия и насадки
- •4.8.1. Истечение жидкости через отверстие (или насадок) при постоянном уровне
- •4.8.2. Истечение через отверстие и насадок при переменном уровне
- •5. Лабораторный практикум по гидравлике
- •5.1. Лабораторная работа № 1. Опытное изучение движения жидкостей
- •5.2. Лабораторная работа № 2. Дроссельные расходомеры
- •5.3. Лабораторная работа №3. Истечение жидкости через отверстия и насадки
- •I. Определение коэффициентов расхода для отверстия и насадка при постоянном напоре.
- •II. Определение времени истечения при переменном напоре.
- •5.4. Лабораторная работа № 4. Потери напора в трубопроводе
- •5.5. Лабораторная работа № 5. Демонстрация уравнения Бернулли
- •Обработка опытных данных
- •Список использованных источников
4. Гидродинамика
Гидродинамика - раздел гидравлики, в котором изучаются законы движения жидкости и ее взаимодействие с неподвижными и подвижными поверхностями.
4.1. Основные понятия гидродинамики
В отличие от
гидростатики, где основной
величиной, характеризующей состояние
покоя жидкости, является гидростатическое
давление, которое определяется только
положением точки в пространстве,
т.е.,
в гидродинамике
основными параметрами, характеризующими
движение жидкости, будут два:
гидродинамическое давление
и скорость движения (течения) жидкости.
Гидродинамическое давление р – это внутреннее давление, развивающееся при движении жидкости.
Задачей гидродинамики является определение основных параметров движения жидкости, установление взаимосвязи между ними и законов изменения их при различных случаях движения жидкости.
Линия тока. Если в массе движущейся жидкости в данный момент времени τ взять какую-либо точку 1 (рис. 11, 12), то можно в этой точке построить вектор скорости и1, выражающий величину и направление скорости движения частицы жидкости в данной точке 1 в этот момент времени.
В тот же момент времени τ можно взять и другие точки в движущейся жидкости, например, точки 2, 3, 4, в которых также можно построить векторы скоростей u2, u3, и4, …, выражающие скорость движения других частиц жидкости в тот же момент.
Можно выбрать точки 1, 2, 3, 4, … и провести через них плавную кривую, к которой векторы скоростей будут всюду касательны.
Эта линия и называется линией тока.
Рисунок 11 - Линия тока |
Таким образом, линией тока называется линия, проведенная через ряд точек в движущейся жидкости так, что в данный момент времени векторы скорости частиц жидкости, находящихся в этих точках, направлены по касательной к этой линии (рис.11,12).
В отличие от
траектории, которая показывает путь
движения одной частицы жидкости за
определенный промежуток времени
,
линия тока
соединяет разные частицы и дает некоторую
мгновенную характеристику движущейся
жидкости в момент времени τ.
Через заданную
точку
в данный момент времени можно провести
только одну линию тока.
Рисунок 12 - Схематическое изображение линии тока в потоке
Если в данных точках движущейся жидкости величина и направление скорости и гидродинамическое давление с течением времени не изменяются (такое движение называется установившимся), то и линия тока, и траектория частицы, оказавшейся на ней, совпадают и со временем не изменяются. В этом случае траектории частиц являются и линиями тока.
Элементарная
струйка.
Если
в движущейся жидкости выделить весьма
малую элементарную площадку
,
перпендикулярную
направлению течения, и по
контуру ее провести линии тока, то
полученная
поверхность называется трубкой
тока, а
совокупность линий тока, проходящих
через площадку
,
образует
так называемую элементарную
струйку
(рис.
13).
|
Рисунок 13 – Элементарная струйка |
Элементарная струйка характеризует состояние движения жидкости в данный момент времени τ. При установившемся движении элементарная струйка имеет следующие свойства:
1) форма и положение элементарной струйки с течением времени остаются неизменными, так как не изменяются линии тока;
2) приток жидкости в элементарную струйку и отток из нее через боковую поверхность невозможен, так как по контуру элементарной струйки скорости направлены по касательной;
3) скорость и
гидродинамическое давление во всех
точках поперечного сечения элементарной
струйки можно
считать одинаковым
ввиду малости площади
.
Поток. Совокупность элементарных струек движущейся жидкости, проходящих через площадку достаточно больших размеров, называется потоком жидкости (рис. 14). Поток ограничен твердыми поверхностями, по которым происходит движение жидкости (труба), и атмосферой (река, лоток, канал и т.п.) [2-4].
Рисунок 14 – Поток жидкости