4.Движение безнапорное и напорное

Безнапорным называется движение потока со свободной поверхностью. Примером безнапорного движе­ния является движение воды в реках и каналах.

Напорным называется движение потока без сво­бодной поверхности. Примером напорного движения является движение воды в сплошь заполненной трубе.

5. Движение равномерное и неравномерное

Равномерным называется такое установившееся движение, при котором соблюдены следующие два условия:

1) живые сечения по всей длине рассматриваемого участка потока не изменяются;

2) эпюры скоростей во всех живых сечениях одинаковы.

Если хотя бы одно из этих условий не выполнено, движение­ называется неравномерным. Примером равномерного движения может служить дви­жение воды в трубе постоянного диаметра или движение воды в канале с одинаковыми по всей длине живыми се­чениями.

6. Понятие об удельной энергии

Удельная энергия - энергия, приходящаяся на единицу силы тяжести. Обозначая энергию буквой Е, силу тяжести буквой G, для удельной энергии е получим

(32)

Размерность удельной энергии [ м ], т. е. удельная энергия измеряется единицами длины.

Энергия жидкости разделяется на энергию положения, энергию давления и кинетическую энергию.

Подсчитаем удельную энергию для частицы жидкости.

Удельная энергия положения. Возь­мем сосуд, наполненный жидкостью (рис. 21). Определим энергию положения жидкой частицы в точке А с коор­динатой z. Если сила тяжести частицы G=mg, то ее энергия положения над плоскостью X-X будет Е_пол = Gz, а удельная энергия положения

Рис. 21.

Удельная энергия положения равна геометрической высоте точки над координатной плоскостью.

Удельная энергия давления. Частица жидкости в точке А (рис. 21) находится под давлением окружающей жидкости, поэтому если от уровня этой точки вывести пьезометр, то частица может в нем под­няться на высоту [см. формулу (16)]. Следовательно, энергия давления

Соответственно, удельная энергия давления

Сумма удельной энергии давления и удельной энергии положения называется удельной потенциальной энергией

(33)

Из рис.21 следует, что для любой частицы жидкости удельная потенциальная энергия равна расстоя­нию от плоскости сравнения X-X до уровня жидкости в пьезометре.

Удельная кинетическая энергия. Подсчитаем величину удельной кинетической энергии жид­кой частицы массой т. Кинетическая энергия, как из­вестно, может быть выражена формулой

где u - скорость частицы. Удельная кинетическая энергия

(34)

Величину можно измерить, если опустить в движущуюся жидкость (рис. 22) трубку, изогнутую в направлении, противоположном движе­нию. Тогда уровень жидкости в трубке поднимется выше уровня свободной по­верхности потока на (), так как движущаяся жидкость будет оказы­вать дополнительное давление, равное ().

Рис.22

Такая трубка называется трубкой Пито (1695-1771 гг.), предложившего ее в 1732 г. для измерения скорости жидкости.

Вместо термина «удельная энергия» очень часто употребляют термин «напор». Удельную кинетическую энергию называют скоростным напором, а удельную потенциальную энергию - пьезометрическим или гидро­статическим напором.