Конспект лекций по дисциплине «Гидрогазодинамика» для групп АТП

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.

Такой жидкости в природе не существует. Это абстракция, необходимая для упрощения анализа общих законов механики жидкости. Законы, выведенные для идеальной жидкости, могут быть 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.

1.2 Сжимаемость капельных жидкостей

Сжимаемость  способность жидкости изменять свой объём под действием давления.

Сжимаемость характеризуется коэффициентом объёмного сжатия _р, который представляет собой относительное изменение объёма на единицу изменения давления, 1/Па:

_р =   , (1.4)

где dV  изменение объёма под влиянием изменения давления на dр;

V  начальный объем.

Знак «минус» в формуле (1.4) показывает, что при увеличении давления объём жидкости уменьшается.

Для капельных жидкостей величины коэффициента объёмного сжатия очень малые. Например, при давлении р = 1...50 МПа и температуре от 0 до 20 °С величина _р равна, Па^-1:

для воды _р = ;

для нефти _р = ;

для ртути _р = .

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

Упругость жидкости характеризуется модулем упругости жидкости E_ж. Это величина, обратная коэффициенту объёмного сжатия.

Е_ж = =  V  . (Па) (1.5)

Сжимаемость характеризуется также отношением изменения давления к изменению плотности, равным квадрату скорости распространения звука а в среде:

а² = . (1.6)

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).