- •Техническая аэрогидродинамика.
- •Гидростатика
- •Давление
- •Основной закон гидростатики
- •Закон Паскаля
- •Кинематика и динамика жидкости.
- •Линия траектории. Линия тока
- •Расход жидкости.
- •Закон постоянства расхода.
- •Уравнение Бернулли.
- •Расходомер Вентури
- •Измеритель скорости (трубка Пито – Прандтля)
- •Режимы течения жидкости и определение гидравлических потерь.
- •Гидравлический расчет трубопроводов
- •Простой трубопровод постоянного сечения
- •Гидравлический расчет простого составного трубопровода
- •Гидравлический расчет сифонного трубопровода.
- •Элементы теории свободных струй. Воздушные тепловые завесы.
- •Структура струи
- •Изгиб воздушных струй
- •Воздушная завеса.
- •Гидравлические машины.
- •Классификация гидромашин по принципу действия.
- •Насосная установка и ее характеристики.
- •Основы устройства и теория центробежного насоса(цн).
- •Действительные характеристики насоса.
Гидростатика
В аэро-, гидромеханике различают две задачи: внешнюю и внутреннюю. Внешняя изучает силовое взаимодействие тел и движущейся жидкости.
–сила аэродинамической реакции,
–сила лобового аэродинамического сопротивления,
–подъёмная сила,
–главный момент, проходящий через центр тяжести.
Внутренняя задача изучает законы взаимодействия движения жидкости с внутренними стенками канала.
Гидравлика – прикладная инженерная дисциплина, изучающая законы равновесия и движения жидкости в каналах (трубах). В понятие «жидкость» включают все тела, для которых свойственна текучесть, т.е. способность сильно изменять свою форму под действием сколь угодно малых сил. Таким образом, в это понятие включают как жидкости обычные, капельные, так и газы. Первые отличаются тем, что в малом количестве под действием поверхностного натяжения принимают сферическую форму, а в большом - обычно образуют свободную поверхность раздела с газом. Важной особенностью капельных жидкостей является то, что они ничтожно мало изменяют свой объем при изменении давления, поэтому их обычно считают несжимаемыми. Газы, наоборот, могут значительно уменьшаться в объеме под действием давления и неограниченно расширяться при отсутствии давления, т.е. они обладают большой сжимаемостью. Несмотря на это законы капельных жидкостей и газов при определенных условиях можно считать одинаковыми. Основным из этих условий является малая скорость течения газа по сравнению со скоростью распространения в нем звука.
Техническая аэрогидродинамика.
Жидкость как объект изучения.
Жидкость – физическое тело, обладающее текучестью.
Различают два вида жидкости: капельные и газообразные. Капельные жидкости в малых объёмах под действием силы тяжести приобретают форму капель. В больших количествах капельные жидкости образуют свободную поверхность.
Свободная поверхность – граница раздела капельных жидкостей различных плотностей.
Жидкость в гидравлике рассматривают как непрерывную среду, заполняющую
пространство без промежутков и пустот, т.е. отвлекаются от молекулярного строения жидкости и ее частиц, даже бесконечно малые, считают состоящими из большого числа молекул.
Вследствие текучести (подвижности частиц) в жидкости действуют силы не сосредоточенные, а непрерывно распределенные по её объему (массе) или поверхности. В связи с этим силы, действующие на объемы жидкости и являющиеся по отношению к ним внешними, разделяют на массовые (объемные) и поверхностные.
Физические и механические свойства жидкости.
1. Удельный вес жидкости, γ
2. Плотность жидкости (количество вещества в единице объёма), ρ [кг/м3].
,
,
.
3. Сжимаемость жидкости – свойство изменять свой объём при изменении давления.
– коэффициент сжимаемости,
,знак минус в формуле обусловлен тем, что положительному приращению давления p соответствует отрицательное приращение (т.е. уменьшение) объема V.
V0 - первоначальный объём.
Величина, обратная βρ,представляет собой объемный модуль упругости K. Через модуль K и объемные отношения можно записать зависимость ∆V/V=−∆p/K, которую называют обобщенным законом Гука.
Капельные жидкости практически несжимаемы.
4. Температурное расширение (с увеличением температуры объём жидкости увеличивается).
βТ — температурное расширение,
5. Вязкость жидкости – способность отдельных слоев жидкости при движении сопротивляться сдвигу одного слоя относительно другого.
Это свойство проявляется в том, что в жидкости при отдельных условиях возникают касательные напряжения. Вязкость есть свойство, противоположное текучести: более вязкие жидкости (глицерин, смазочные масла и др.) являются менее текучими, и наоборот.
При течении вязкой жидкости вдоль твердой стенки происходит торможение потока, обусловленное вязкостью. Скорость V уменьшается по мере уменьшения расстояния Y от стенки вплоть до V=0 при Y=0, а между слоями происходит проскальзывание, сопровождающееся возникновением касательных напряжений (напряжение трения).
Согласно гипотезе, высказанной впервые Ньютоном в 1686 г., а затем экспериментально доказанной проф. Н.П. Петровым в 1883г., касательные напряжения в жидкости зависят от её рода и характера течения и при слоистом течении изменяется прямо пропорционально так называемому поперечному градиенту скорости. Таким образом:
μ – коэффициент динамической вязкости вещества.
Вязкость проявляется только при движении жидкости. Наряду с динамической вязкостью μ применяют кинематическую
(единица измерения кинематической вязкости является стокс)
ν – кинематическая вязкость.
6. Испаряемость и кипение.
Испаряемость свойственна всем капельным жидкостям, однако интенсивность испарения неодинакова у различных жидкостей и зависит от условий, в которых они находятся. Одним из показателей испаряемости жидкости, является температура её кипения при нормальном атмосферном давлении; чем выше температура кипения, тем меньше испаряемость жидкости. В гидросистемах нормальное атмосферное давление является лишь частным случаем; обычно приходится иметь дело с испарением, а иногда и кипением жидкостей в замкнутых объемах при различных температурах и давлениях. Поэтому более полной характеристикой испаряемости жидкости является давление (упругость) насыщенных паров РН.П ,выраженное в функции температуры. Чем больше давление насыщенных паров при данной температуре, тем больше испаряемость жидкости. С увеличением температуры давление РН.П увеличивается, однако у разных жидкостей в разной степени.
Если для простой жидкости рассматриваемая зависимость является вполне определенной, то для сложных, представляющих собой многокомпонентные смеси (напр. бензин), давление РН.П зависит не только от физико-химических свойств и температуры, но и от соотношения объемов жидкой и паровой фаз.
РН.П. – давление насыщенных паров, соответствующие началу разрушения молекул жидкости и перехода их в молекулы газа.
Явление холодного кипения жидкости.