Основные понятия при кинематике жидкости

Графическая интерпретация основного уравнения гидростатики

Для графического изображения закона изменения гидростатического давления по глубине служат эпюры давления. Площадь эпюры выражает силу давления, а центр тяжести эпюры – это точка, через которую проходит равнодействующая сила гидростатического давления.

 

При постоянной глубине h избыточное гидростатическое давление является постоянным.

При построении эпюр, если P₀= P_атм, то при построении эпюр P₀ принимают равной 0.

 

Пример:

 

 

Гидродинамика

Гидродинамика – это раздел, который изучает движущуюся жидкость, а также законы, которые рассматривают движущуюся жидкость с твердыми телами. Параметр, который характеризует движение жидкости это скорость и давление. Они изменяются во времени.

 

Существует два метода изучения движущейся жидкости:

1. Метод Лагранжа
Суть: выбирается любая частица жидкости и изучается поведение этой жидкости в пространстве и во времени.

2. Метод Эйлера
Суть: выбирается плоскость или ось, в которой наблюдается за изменением и скоростью потока.

Различают два вида движения жидкости:

1. Установившееся движение, при котором давление и скорость остаются неизменными в течении заданного промежутка времени.
Пример: истечение воды из бака при постоянном уровне

2. Неустановившееся, при котором скорость и давление будут изменятся. Пример - течение жидкости при переменном уровне

Линия тока – это кривая, проведенная в движущейся жидкости через все точки, в которых вектора скорости являются касательными к этой линии.

 

Элементарная струйка или трубка тока – часть движущейся жидкости, ограниченная поверхностью тока, проведенная в данное время через все точки бесконечно малого замкнутого контура, находящегося в области занятой жидкости.

 

Если предположить, что это так, то существует ряд признаков:

· Проникновение частиц жидкости через боковую поверхность элементарной струйки считается невозможным.

· Форма элементарной струйки не изменяется во времени.

· Скорость каждой линии тока считается постоянной

Поток – это совокупность всех элементарных струек.

 

Живое сечение – это сечение, проведенное нормально к вектору средней скорости.

 

Напорные потоки – это такие, которые со всех сторон жесткими стенками.

Безнапорные потоки – это потоки, имеющие свободную поверхность. Пример безнапорного потока – система водоотведения.

Смоченный периметр - это линия соприкосновения живого сечения с твердыми стенками, ограничивающими поток.

 

Гидравлический радиус – отношение живого сечения к смоченному периметру.

 

Расход Q – это есть количество жидкости, протекающей в единицу времени через живое сечение площадью омега

 

Равномерное движение жидкости – это движение, при котором живое сечение и скорость не изменяются в течение заданного промежутка времени.