Конспект лекций по дисциплине «Гидрогазодинамика»

Тема 1 физические свойства жидкости и газа

В гидрогазодинамике рассматриваются идеальные и реальные жидкости.

Идеальная (совершенная) жидкость  это воображаемая, обладающая абсолютной подвижностью, т. е. лишенная вязкости жидкость, абсолютно несжимаемая, не расширяющаяся при повышении температуры и не способная сопротивляться разрыву.

Это абстракция, необходимая для упрощения анализа общих законов механики жидкости. Эти законы применимы к реальным (вязким) жидкостям с поправками.

Идеальный (совершенный) газ  это настолько разреженный газ, что взаимодействие между его молекулами практически отсутствует и может не учитываться.

1.1 Плотность и удельный вес

Плотностью жидкости r (ро) называется масса её, заключённая в единице объёма, кг/м³:

r = , (1.1)

где m  масса жидкости, кг;

V  объём жидкости, м³.

Если температура увеличивается, то плотность капельной жидкости уменьшается. Плотность газообразной с увеличение температуры уменьшается.

Удельный вес g (гамма) - вес жидкости G в единице объёма V, Н/м³:

g = . (1.2)

Плотность и удельный вес связаны между собой соотношением:

 =   g, (1.3)

где g  ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².

Сжимаемость  способность жидкости изменять свой объём под действием давления.

Упругость – свойство жидкости восстанавливать свой объём после прекращения действия давления.

В большинстве инженерных задач сжимаемостью воды и других капельных жидкостей можно пренебречь, считая их плотность  и удельный вес  не зависящими от давления. Отсюда название капельных жидкостей трудносжимаемые (или слабосжимаемые).

Текучесть  это свойство, означающее способность течь под влиянием самых малых сдвигающих усилий.

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление относительному сдвигу и скольжению соприкасающихся слоёв. Вязкость характеризует степень текучести жидкости или подвижности её частиц.

Вязкость характеризуется коэффициентом динамической вязкости  (Па × с) и кинематический коэффициент вязкости 

 = ,(1.13)

Статика текучего тела (Гидростатика)

Гидростатика (от греческого хюдор – вода и статике – равновесие) – раздел гидрогазодинамики, который изучает законы равновесия жидкостей под действием приложенных сил, а также действие жидкости, находящейся в состоянии покоя, на погруженные тела и ограничивающие стенки.

Тема 3 Гидростатическое давление и его свойства

Сжимающее напряжение в покоящейся жидкости называется гидростатическим давлением:

р = . (3.2)

Гидростатическое давление характеризуется тремя основными свойствами.

1. Гидростатическое давление направлено нормально к поверхности, на которую оно действует и создаёт только сжимающие напряжения.

2. В любой точке жидкости гидростатическое давление одинаково по всем направлениям р_x = р_y = р_z = р_n.

Выражением второго свойства гидростатического давления является закон Паскаля: давление на свободную поверхность (внешнее давление) передаётся во все точки покоящейся жидкости без изменений.

3. Гидростатическое давление в точке зависит только от её положения в пространстве р = f(x, y, z).

В единицах SI давление измеряется в паскалях (Па):

1 Па = 1 .

Паскаль связан с другими единицами измерения давления следующими соотношениями:

1 атм. (физическая атмосфера) = 101325 Па = 760 мм рт. ст.;

1 ат (техническая атмосфера) = 1 = 9,81× 10⁴ Па;

1 бар = 1 × 10⁵ Па;

1 мм вод. ст. = 1 = 9,81 Па;

1 мм рт. ст. = 1 Торр = 133,3224 Па.