Силы, действующие в жидкости и их основные свойства. Понятие давления, основы гидростатики. Уравнение Бернулли для потока идеальной и реальной жидкости. Потери энергии в гидросистемах. Течение жидкости в коротких каналах с дросселированием потока.
Физические основы функционирования гидросистемНесмотря на существенные отличия свойств, процессы и явления, происходящие в различных жидкостях в состоянии равновесия или движения, подчиняются единым физическим законам. Раздел механики, в котором изучают равновесие и движение жидкости, а также силовое взаимодействие между жидкостью и обтекаемыми ею телами или ограничивающими ее поверхностями, называют гидромеханикой. Науку о законах равновесия и движения жидкостей и о способах приложения этих законов к решению конкретных технических задач называют гидравликой. В гидравлике рассматривают, главным образом, потоки жидкости, ограниченные и направленные твердыми стенками, т.е. течения в открытых и закрытых каналах-в руслах рек, в трубопроводах, в элементах гидромашин и других устройствах, внутри которых протекает жидкость*. При этом к понятию «жидкость» относят все тела, для которых свойственна текучесть, т.е. способность сильно изменять свою форму под действием сколь угодно малых сил.К объемным силам относятся силы тяжести и силы инерции, а к поверхностным - силы, обусловленные воздействием соприкасающихся с жидкостью тел (твердых или газообразных) или же соседних объемов жидкости Далее более подробно остановимся на рассмотрении поверхностных сил, поскольку, согласно третьему закону Ньютона, жидкость действует на соприкасающиеся с нею тела с такими же силами, но в противоположном направлении. Нормальное напряжение, т.е. напряжение силы давления, называется гидромеханическим давлением, или просто давлением. Давление является одним из важнейших физических параметров, используемым, как в расчетных целях, например для определения расхода, количества энергии жидкости, так и для контроля и прогнозирования безопасных и эффективных гидравлических режимов работы элементов гидросистем. Итак, давлением р называют отношение абсолютной величины нормального, т.е. действующего перпендикулярно к поверхности тела, вектора силы f к площади этой поверхности А.Плотностью р [кг/м3] называют отношение массы жидкости т [кг] к объему V[м3], который эта масса занимает: Удельный вес. Следовательно, при повышении давления на 0,1 МПА, объемы этих жидкостей уменьшатся всего на 1/20 000 и на 1/12 000 части соответственно, что дает основание считать капельные жидкости несжимаемыми, т.е. считать плотность жидкостей независимой от давления. Вязкость зависит от температуры, причем характер этой зависимости для жидкостей и газов различен: вязкость жидкостей с увеличением температуры уменьшается, тогда как вязкость газов, наоборот, увеличивается (рис. Это объясняется различием природы вязкости в жидкостях и газах. На поверхности раздела жидкости и газа действуют силы поверхностного натяжения, стремящиеся придать жидкости сферическую форму и вызывающие некоторое дополнительное давление.Гидростатикой называют раздел гидромеханики, в котором рассматривают законы, действующие в жидкостях, находящихся в состоянии относительного покоя, т.е. когда отсутствуют перемещения частиц жидкости относительно друг друга. Поскольку жидкости практически не способны сопротивляться растяжению, на неподвижную жидкость из поверхностных сил могут действовать только силы давления, причем на внешней поверхности рассматриваемого объема* силы давления всегда направлены по нормали внутрь объема жидкости и, следовательно, являются сжимающими. Так как на свободную поверхность жидкости, находящуюся в сосуде, действует давление р04, то на рассматриваемый объем в проекции на вертикаль действуют силы: где - вес выделенного цилиндра жидкости; Данное уравнение называют основным законом гидростатики: абсолютное давление в любой точке покоящейся жидкости равно сумме давления на свободной поверхности и давления, созданного весом столба жидкости над данной точкой. Величина /?0 является одинаковой для всех точек объема жидкости, поэтому, учитывая основное свойство гидростатического давления, можно утверждать, что внешнее давление на поверхность А жидкости, равное отношению нормальной составляющей суммы сил F, приложенных извне, к площади поверхности А, передается всем точкам этой жидкости и по всем направлениям одинаково.Расходом называют количество жидкости, протекающее через сечение потока в единицу времени. В технической литературе объемный расход обозначают латинской буквой Q (или QV) и определяют из соотношения где Q - объемный расход, м3/с; Через некоторое время t все частицы жидкости, находящиеся в сечении 1-1, площадь которого равна А, сместятся на расстояние l, и займут новое положение в сечении 2-2. Это означает, что за время t через сечение 1-1 пройдет объем жидкости V=А I, т.е. объемный расход составит: где - скорость потока в сечении, м/с; Таким образом, при течении идеальной жидкости существует зависимость, связывающая основные кинематические и геометрические параметры потока в конкретном сечении: объемный расход Q, скорость жидкости v и площадь сечения А.
План
Содержание
Введение
1. Силы, действующие в жидкости. Давление
2. Основные свойства жидкостей
3. Основы гидростатики
4. Расход
5. Уравнение Бернулли для потока идеальной жидкости
6. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости
7. Режимы течения жидкости
8. Потери энергии в гидросистемах
9. Течение жидкости в коротких каналах с дросселированием потока
10. Кавитация
11. Гидроудар
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
