1.5. Основные понятия и уравнения гидродинамики

Движение жидкостей может быть разделено на два основных вида установившееся и неустановившееся.

Если скорость движения частиц жидкости, проходящих в разное время через определённую точку пространства различна, то такое движение называется неустановившимся. При этом скорости и давления, изменяясь во времени в данной точке, изменяется также и при перемещении частиц жидкости из одного положения в другое. Следовательно, при неустановившемся движении скорости и давления являются функциями координат точек пространства и времени

Если в любой точке движущейся жидкости скорости и давления остаются постоянными, т. е. не изменяются во времени не по величине, не по направлению, то такое движение является установившимся. В этом случае отдельные частицы движущейся жидкости, попадая в разное время в одну и ту же точку пространства с координатами , будут иметь одинаковые скорости и давления. Это не исключает того, что в различных точках пространства, заполненного движущейся жидкостью, скорости и давления будут различными. Следовательно, при установившемся движении жидкости скорости и давления являются функциями только координат точек пространства

Установившееся движение может быть равномерным или неравномерным. При равномерном движении скорость не меняет своей величины по направлению движения, в противном случае движение является неравномерным.

1.6. Поток жидкости и его основные характеристики

Под потоком жидкости в гидравлике подразумевается движение массы жидкости, ограниченной системой твёрдых, жидких и газообразных поверхностей.

В качестве примера можно привести поток жидкости в реке. Этот поток ограничен частично твердой поверхностью ложа и частично воздухом (свободная поверхность). Поток жидкости в трубопроводе, работающем полным сечением, ограниченный лишь твёрдой поверхностью – стенкой трубы. Струя жидкости, вытекающая из отверстия в резервуаре, ограничена окружающей средой, например воздухом.

Соответственно перечисленным примерам потоки делятся на три вида:

безнапорные потоки – ограниченные твёрдыми стенками, но имеющие свободную поверхность;

напорные потоки – потоки, не имеющие свободной поверхности;

гидравлические струи – потоки, ограниченные лишь жидкостной или газовой средой.

Сечение потока перпендикулярное линиям тока называется живым сечением потока, а площадь этого сечения называется площадью живого сечения потока.

Объём жидкости, проходящей в единицу времени через живое сечение потока называется расходом потока.

Расход потока жидкости равен средней скорости, умноженной на площадь живого сечения потока:

(1.22)

Для живых сечений потоков важной геометрической характеристикой наряду с площадью является длина линии, по которой живое сечение соприкасается с твердыми стенками его ограничивающими. Эту длину называют смоченным периметром и обозначают греческой буквой (хи).

Отношение площади живого сечения к смоченному периметру называют гидравлическим радиусом и обозначают буквой

Величина гидравлического радиуса существенно сказывается на пропускной способности живого сечения.