Вопрос №14 «Основные понятия гидродинамики»

Гидродинамика изучает законы движения жидкости и её взаимодействия с покоящимися и движущимися твёрдыми телами.

1. Поле скоростей – это картина скоростей в каждый момент времени.

2. Поле давлений – это картина гидродинамических давлений, в каждый данный момент времени.

3. Гидродинамическое давление – это сила взаимодействия между частицами жидкости отнесённая к единице площади. Гидродинамическое давление в любой точке потока отлично от атмосферного (это движение жидкости в трубе при перекачивании насосами.).

4. Установившееся движение – если скорость и давление в каждой данной точке пространства заполненного жидкостью остаются постоянными во времени.

5. Неустановившееся движение – поле скоростей и поле давлений будет непрерывно изменятся.

6. Живое сечение потока – это площадь сечения потока, проведённого нормалью линий к направлению линий тока, т.е. к направлению скоростей элементарных струек.

7. Напорное движение – если стенки сосуда полностью ограничивают поток.

8. Безнапорное движение - когда часть живого сечения ограничена открытой поверхностью (твёрдые стенки ограничивают любое сечение частично) Пример: в открытых каналах реки.

9. Смоченный периметр – это часть периметра живого сечения по которому поток соприкасается с ограничивающими его стенками.

10. Гидравлический радиус сечения – это отношение площади живого сечения к смоченному периметру. R = S / X.

11. Расход потока – это количество жидкости протекающее через его живое сечение в единицу времени. Q_v – объёмный расход, м³/с. Q_M – массовый расход, кг/с. Q_G – весовой расход, н/с. Весовой расход соответствует силе тяжести жидкости проходящей через живое сечение потока в единицу времени. Q_G = Q_M * g = Q_V *p*g.

12. Средняя скорость потока(фиктивная) – это воображаемая скорость с которой должны двигаться через живое сечение потока все частицы для того, чтобы расход жидкости был равен расходу получаемому при движении жидкости с действительными неодинаковыми для различных частиц скоростями.

13. Равномерное движение – если движение жидкости установившееся, размеры и форма живых сечений вдоль потока не изменяется и средние скорости во всех поперечных сечениях равны.

14. Неравномерное движение – это установившееся движение, по длине потока изменяются его поперечное сечение, средние скорости не постоянны.

15. Эквивалентный диаметр - это диаметр такой трубы которая обеспечит тот же расход, что и реальное сечение потока.

16. Ковитация – местное нарушение сплошности течения с образованием в жидкости паровых и газовых каверн, вызванное местным падением давления, при этом в жидкости образуются паровые и газовые полости (коверны).

15.ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ основной вопрос, изучаемый гидромеханикой и гидравликой в разделе гидродинамика. Основные виды движения жидкости: равномерное и неравномерное; установившееся и неустановившееся; напорное и открытое (безнапорное); ламинарное и турбулентное.

Установившееся неравномерное движение представляет практич. интерес только для открытых русел, т. к. трубопроводы обычно имеют постоянное по длине сечение, а относительно короткие переходные участки (конфузоры и диффузоры), характеризующиеся нек-рыми особенностями в отношении работы трения, учитываются как местные сопротивления в основном расчетном ур-нии Бернулли.

Неравномерное движение в открытом русле может быть плавноизменяющимся или относительно резкоизменяющимся. В первом случае конвективная сила инерции играет небольшую роль и зачастую ею можно пренебрегать по сравнению с силой трения, во втором случае эти силы по меньшей мере соизмеримы.

Значительное увеличение скорости на участке малой длины достигается в случае водосливов, перепадов, быстротоков (см. Гидравлика сооружений); такое же уменьшение скорости возможно в случае прыжка гидравлического.

Неустановившееся равномерное движение практически возможно лишь в трубах постоянного сечения. Напр., в трубопроводе, питаемом поршневым насосом; в трубопроводе, подающем воду к турбине при колебаниях нагрузки ГЭС.

Перед инерционным напором ставится знак плюс, если скорость в трубе с течением времени увеличивается, и минус, если скорость уменьшается. Потерянный напор hT при неустановившемся движении отличается от его значений в соответствующих условиях (при одинаковых шероховатости, вязкости, скорости, диаметре) установившегося движения, причем и при положительном и при отрицательном ускорении hT возрастает по сравнению с установившимся движением. При турбулентном движении это возрастание невелико, при ламинарном же может оказаться существенным.

При очень большом локальном ускорении в трубах возникает особое явление, наз. гидравлическим ударом.