Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Основные понятия гидродинамики



Гидродинамика - раздел гидравлики, изучающий законы движения жидкости и их практическое применение.

Движение жидкости может быть установившимся и неустановившимся, равномерным и неравномерным, напорным и безнапорным.

При неустановившемся движении скорость и давление в выбранной точке пространства зависит от координат и изменяется с течением времени. При установившемся движении его характеристики не изменяются с течением времени и зависят только от координат рассматриваемой точки.

При напорном движениипотокжидкости со всех сторон ограничен твердыми стенками (закрытое русло), а давление отличается от атмосферного;

При безнапорном движении– поток имеет свободную поверхность, давление над которой атмосферное.

При изучении движущейся жидкости вводится ряд понятий, характеризующих гидравлические и геометрические элементы потока.

Живым сечениемназывают поверхность потока, проведенная перпендикулярно к направлению линий тока.

Живое сечение характеризуется площадью живого сечения ω (м²), смоченным периметром χ (м) и гидравлическим радиусом R (м).

Смоченный периметр χ – длина части периметра живого сечения, по которой поток соприкасается с ограничивающими его стенками.

Отношение площади живого сечения потока к смоченному периметру называется гидравлическим радиусом:

(4.1)

В приложении 6 приведены значения гидравлических радиусов для потоков разных сечений.

Расходом жидкости называется количество жидкости, протекающей через живое сечение потока за единицу времени.

Различают:

- объемный м3/с,

Здесь - средняя скорость потока в данном живом сечении - условная одинаковая во всех точках скорость, при которой расход потока будет такой же, как и при различных местных скоростях.

- массовый M , кг/с;

- весовой G , Н/с.

При установившемся движении расход жидкости для любого сечения есть величина постоянная.

Q = = сonst (4.2)

Выражение (4.1) представляет уравнение неразрывности потока.

 

Многочисленные экспериментальные исследования движущихся жидкостей позволили установить существование двух режимов движения жидкости: ламинарного и турбулентного.

При ламинарном режиме движения, наблюдаемом при малых скоростях, отдельные струйки жидкости движутся параллельно друг другу.

При турбулентном режиме наблюдается сильное перемешивание частиц жидкости и как следствие неупорядоченное движение ее элементов.

Скорость, при которой происходит смена режимов, называется критической.

Для характеристики режима движения жидкости введен безразмерный параметр – число Рейнольдса, которое для труб круглого сечения выражают через внутренний диаметр трубопровода:

(4.3)

Для потока произвольной формы число Рейнольдса выражается через гидравлический радиус

(4.4)

Минимальное значение, соответствующее переходу ламинарного режима в турбулентный определяется критическим числом Рейнольдса Reкр.=2320 или

Следовательно, значение критической скорости:

(4.5)

При ламинарном режиме движения в цилиндрической трубе радиусом r0 распределение местных скоростей подчиняется параболическому закону. Максимальная скорость имеет место на оси трубопровода, тогда местная скорость в слое жидкости, находящемся на расстоянии r от оси трубы

Средняя скорость .

Максимальная скорость

=

Касательная напряжения у стенки трубы

Касательные напряжения по сечению трубы распределяются по зависимости

При турбулентном режиме движения распределение осредненных скоростей по сечению трубы может быть приближенно принято по зависимости

,

где y – расстояние от стенки трубы до рассматриваемой точки;

– динамическая скорость.

Максимальная скорость связана со средней скоростью в сечении следующей зависимостью