Основы гидравлики. Профессия Основы гидравлики Модуль г. Новокуйбышевск

• Название: Профессия Основы гидравлики Модуль г. Новокуйбышевск
• Анкор: Основы гидравлики
• Дата: 19.03.2022
• Размер: 2.67 Mb.
• Имя файла: Основы гидравлики.doc
• Тип: Документы; #404443
• страница: 4 из 5

3.4.Основные понятия гидродинамики и виды движения жидкости

Гидродинамика – раздел гидравлики, изучающий законы движения жидкости, а также взаимодействия между жидкостью и твердыми телами при их относительном движении. Жидкость движется под действием различных сил: силы тяжести, внешнего давления, инерционных сил и т. д. При изучении законов движения жидкости приходится сталкиваться с двумя задачами:

• 
  так называемой внешней задачей, где заданы гидродинамические характеристики потока жидкости, требуется же найти силы, приложенные к телу, обтекаемому жидкостью;
  
• 
  так называемой внутренней задачей, где заданы силы, действующие на жидкость, требуется же найти гидродинамические характеристики потока.
  

Гидродинамическое давление

Гидродинамическими характеристиками потока являются гидродинамическое давление Р и скорость движения жидкости U.

Гидродинамическое давление – это внутреннее давление, развивающееся при движении жидкости. Скоростью движения жидкости в данной точке называется скорость перемещения в пространстве частицы жидкости, находящейся в данной точке. Скорость определяется длиной пути, пройденного частицей жидкости в единицу времени.

Движение жидкости может быть установившимся и неустановившимся. Установившимся называется такое движение, при котором скорость и давление в любой точке пространства, занятого жидкостью, не изменяются с течением времени, т. е. зависят только от координат точки. Аналитически это условие запишется так:
U = f1 (x, y, z) и P = f2 (x, y, z) (21)
Примером установившегося движения может служить истечение жидкости из сосуда, в котором поддерживается постоянный уровень, или движение жидкости в трубопроводе, создаваемое работой центробежного насоса с постоянной частотой вращения.

Неустановившимся называется такое движение, при котором скорость и давление в любой точке пространства, занятого жидкостью, изменяются с течением времени, т. е.
U = f1 (x, y, z, t) и P = f2 (x, y, z, t) (22)
Примером неустановившегося движения жидкости может служить постепенное опорожнение сосуда с жидкостью через отверстие в дне или движение жидкости в трубопроводе, создаваемое работой поршневого насоса, поршень которого совершает возвратно-поступательное движение. Для изучения законов движения жидкости вводятся понятия о траектории, линии тока и элементарной струйке. Путь частицы жидкости представляет траекторию ее движения с течением времени.

Линия тока

Линией тока называется такая линия в движущейся жидкости, касательные к которой в любой ее точке совпадают с направлением векторов скорости частиц, расположенных на этой линии в данный момент времени (рис. 9).


Рис.9.
Если в движущейся жидкости взять достаточно малый замкнутый контур и через все его точки провести линии тока, то образуется трубчатая поверхность, которая называется трубкой тока. Жидкость, протекающая внутри трубки тока, называется элементарной струйкой (рис. 10).


Рис.10.
Элементарная струйка обладает следующими свойствами:

• 
  при установившемся движении струйка не меняет своей формы и ориентации в пространстве, так как трубка тока, образованная линиями тока, не изменяется;
  
• 
  ни одна частица жидкости не может проникнуть внутрь струйки или выйти наружу через трубку тока. Действительно, в любой точке боковой поверхности струйки, т. е. трубки тока, векторы скорости направлены по касательным, а нормальные к этой поверхности составляющие скорости отсутствуют;
  

• 
  ввиду малости поперечного сечения струйки скорости во всех точках этого сечения можно считать одинаковыми.
  

Поток жидкости

Совокупность элементарных струек, проходящих через площадку достаточно больших размеров, называется потоком жидкости. Скорости движения отдельных струек, из которых складывается поток, могут быть различны, поэтому соседние струйки в потоке жидкости могут скользить одна по другой, но нигде не перемешиваются друг с другом.

Потоки по характеру движения жидкости могут быть разделены на три группы:

• 
  напорные;
  
• 
  безнапорные;
  
• 
  струи.
  

Напорный поток полностью ограничен со всех сторон твердыми стенками. Движение жидкости в таком потоке происходит под влиянием давления, сообщаемого каким-либо внешним источником (напорным резервуаром, насосом и пр.). Примером напорного движения является движение воды в водопроводной трубе.

Безнапорным называется поток со свободной поверхностью, в котором жидкость перемещается только под действием силы тяжести. Примером безнапорного движения является движение воды в реках и каналах.

Струи представляют собой потоки, ограниченные со всех сторон жидкой или газообразной средой. В этом случае движение жидкости происходит по инерции под влиянием начальной скорости, созданной давлением или силой тяжести.
Вопросы к размышлению:

1. 
   Что изучает гидродинамика?
   
2. 
   Н азовите гидродинамические характеристики потока.
   
3. 
   Какое движение называется установившимся?
   
4. 
   Что такое траектория?
   
5. 
   Назовите свойства элементарной струйки.
   
6. 
   Как разделяются потоки по характеру движения жидкости?