24. Идеальная и вязкая жидкость. Стационарное движение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли.
Это уравнение и есть уравнение Бернулли. Это уравнение является следствием закона сохранения энергии для установившегося течения идеальной жидкости (p - статическое давление, p*(v*v)/2 - динамическое давление, pgh - гидростатическое давление).
Динамическое давление связано с движением жидкости и проявляется в том случае, если жидкость при встрече с препятствием теряет скорость (v ->0).
Идеальная жидкость – жидкость, плотность которой не зависит от давления и постоянна в любой пространственной области, а вязкость (внутреннее трение) отсутствует. При движении идеальной жидкости не происходит превращения механической энергии в тепловую, то есть механическая энергия жидкости сохраняется.
Нью́тоновская жидкость— вязкая жидкость, подчиняющаяся в своём течении закону вязкого трения Ньютона, то есть касательное напряжение и градиент скорости линейно зависимы. Коэффициент пропорциональности между этими величинами известен как вязкость.
25.Коэффициент вязкости. Ламинарное и турбулентное течение жидкости. Критерий Рейнольдса . Формула Стокса.
Сила вязкого трения пропорциональна скорости относительного движения тел, пропорциональна площади и обратно пропорциональна расстоянию между плоскостями. Коэффициент пропорциональности, зависящий от сорта жидкости или газа, называют коэффициентом динамической вязкости. Самое важное в характере сил вязкого трения то, что тела придут в движение при наличии сколь угодно малой силы, то есть не существует трения покоя. Это отличает вязкое трение от сухого. Коэффициент вязкости жидкости - это единица связанная с ее способностью выдерживать поперечную силу. Веществам с высоким коэффициентом вязкости требуется большая поперечная сила для сдвигания жидкостей, чем веществам с меньшим коэффициентом вязкости. Вязкость не является постоянным, фиксированным свойством жидкости. Эта характеристика, изменяющаяся в зависимости от плотности жидкости и температуры. Динамическая вязкость жидкостей уменьшается с увеличением температуры, и растёт с увеличением давления. Все течения жидкости и газа качественно разделяются на 2 режима – ламинарный и турбулентный. Ламинарное– это упорядоченное плавное течение жидкости, при котором жидкость перемещается как бы слоями, параллельными направлению течения (например – стенкам цилиндрической трубы), не перемешиваясь. Эти течения наблюдаются или у очень вязких жидкостей, или при малых скоростях течения, а также при течениях в узких трубках или при обтекании тел малых размеров.
Вообще тот или
иной режим течения характеризуется
числом Рейнольдса
,
–
кинематический коэффициент вязкости.
Для каждого вида течения существует такое критическое число Рейнольдса, что при Re<Reкр возможно только ламинарное течение, в то время как при Re>Reкр течение может потерять устойчивость по отношению к малым возмущениям исходных параметров и стать.
При турбулентном течении частицы жидкости совершают неустановившиеся движения по сложным траекториям, что приводит к интенсивному перемешиванию между слоями жидкости, т.е. слоистая структура течения нарушается; при этом местные значения параметров движения – V, p, T,… испытывают хаотические флуктуации, т.е. случайные отклонения от средних значений, и изменяются нерегулярно во времени и пространстве.
Формула Стокса
— связывающая скорость падения (V) в жидкости твердой сферической частицы с ее размерами (радиус r), ее плотностью (Dt). а также плотностью ( D ж) и вязкостью (η) жидкости:
.