3. Рівняння нерозривності потоку. Поняття середньої швидкості потоку.

Уравнеие неразрывности (сплошности). Выражает закон сохранения массы для движущихся произвольным образом жидкости.

-Уравнение неразрывности потока, для простого движения смеси жидкости. Этому уравнению можно придать другой вид если будет рассматривать условия сохранения массы движущегося жидкого обьема.

Уравнение неразрывности записываем в виде:

Или можно записать где -индивидуальная производная плотности, для точек где генерации или поглощения массы =0. И тогда можно записать:

Дальше рассматриваем этот случай. Для установившегося движения смешанной жидкости =0 и при =0 получаем =0 - самая простоая модель потока жидкости.

Ламинарное движение может быть установившееся и неустановившееся. Турбулентное – неустановившееся. Хаотическое движение частиц в турбулентном потоке создает резкое изменение местных скоростей во времени пульсация скорости, которые трудно проследить при расчете поэтому вводят местную усредненную скорость U

U= t-произвольный момент времени

4. Рівняння Бернуллі для ідеальної і реальної рідини. Математичний вираз, фізична суть.

Поток идеальной жидкости можно представить как совокупность элементарных струек жидкости. Скорости по сечению не одинаковы. В середине потока они наиболее, а к краю они уменьшаются. Рисунок

В различных местах сечения потока различные элементарные струйки имеют различную кинетическую энергию. Отсюда следует, что кинетическая энергия, подсчитанная на основании скорости элементарных струек, и кинетическая энергия, подсчитана на основании средней скорости будут иметь различные значения.

Отношение энергии потока, рассчитывается при скоростях элементарных струек к энергии потока, рассчитывается средней скоростью будет представлять собой коэф-нт кинетической энергии или коэ-нт Кариолиса. .

Смысл этого коэф-та заключается в соответствии действительной кинетической энергии потока в определенном сечении к кинетической энергии том же сечении потока, но при равном распределении скоростей. ,где

Z – расстояние от произвольной выбранной плоскости сравнения до центра тяжести сечения или потенциальная энергия.

Р – давление центра тяжести сечения.V – скорость потока, - коэф-нт Кориолиса.

= 1 при равенстве скоростей всех точек сечения. = 2 при паробалитическом расположении скоростей.

Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости.

Для различных потоков существует силы вязкости в результате происходит трение, между слоями на это затрачивается часть энергии потока. - потери гидравлического напора.

С учетом потерь энергии, ур-ние Бернулли для потока реальной жидкости :

, где

Р/ g – пьезометрический напор, V²/g – скоростной напор, - коэф-нт Кориолиса, - потери напора,

Z – расстояние от произвольной выбранной плоскости сравнения до центра тяжести сечения или потенциальная энергия.

5. Основні фізичні властивості рідин та газів

Физические свойства жидкости

Для практических задач гидравлики в области строительства имеют значение три физических свойства жидкости: плотность, удельный вес, вязкость.

Плотность Плотность  — это масса единицы объёма жидкости (кг/м³) где m — масса, кг; V — объём, м³.

Плотность воды при температуре +4 °С равна 1000 кг/м³. Другие зна­чения плотности воды в зависимости от температуры можно найти в справочных данных на с. 54. Легко заметить, что плотность воды зави­сит от темпера­туры незначительно. В большинстве гидравлических расчётов свойствами сжи­маемости и температурного расширения жидкостей прене­брегают, например, для воды считают плотность постоянной и рав­ной 1000 кг/м³.

Удельный вес Удельный вес — это вес единицы объёма жидкости (Н/м³) где G — вес (сила тяжести), Н; V — объём,

Связаны удельный вес и плотность через ускорение свободного паде­ния (g = 9,81  10 м/с² ) так :

Вязкость

Вязкость — это свойство жидкости проявлять внутреннее трение при её движении, обусловленное сопротивлением взаимному сдвигу её частиц. В по­коящейся жидкости вязкость не проявляется. Количественно вязкость мо­жет быть выражена в виде динамической или кинематической вязкости, ко­торые легко переводятся одна в другую.

Вязкость кинематическая , м² / с. Зависимость уже более суще­ственная, в отличие от плот­ности. Для всех жидкостей характерно, что с увеличением температуры вяз­кость их уменьшается.

Физические свойства газов

Плотность

Плотность газа ( кг/м³)в зависимости от давления и темпе­ра­туры можно определить по формуле Клапейрóна

где p_ст — статическое давление в газе, Па (аналогично гидроста­ти­ческому — см. с. 8);R_г — газовая постоянная, Дж/(кг· K);

T — абсолютная температура газа в градусах Кéльвина (К), вычис­ляемая через температуру t° в градусах Цельсия (°C) по формуле

T = t°+273°.

Например, плотность воздуха при t°=+20 °C, нормальном атмос­ферном давлении p_ст = p_атм = 101325 Па и соответствующей газовой по­стоянной R_г=287 Дж/(кгK) составит по формуле Клапейрона

p_ст = 101325/287(20+273) = 1,2 кг/м³ .

В практических расчётах воздухообмена в зданиях, в частности при самоудалении нагретого воздуха из помещений по каналам естественной вытяжной вентиляции наружу плотность воздуха определяется упрощённо при условии постоянства давления (изобарный процесс): p_ст= p_атм=101325 Па. Это означает, что плотность воздуха  считается зависящей только от его температуры Т. В дальнейшем будем иметь ввиду только такую простейшую зависимость.

Удельный вес

Удельный вес газа  (Н/м³) находится по формуле:

Вязкость

Динамическая вязкость воздуха μ (Па·с) может быть опре­делена по экспериментальной формуле Р.Э. Мúлликена

,где t° — температура, °C.

Обратите внимание, что с увеличением температуры вязкость газа увеличивается, в отличие от жидкостей, которые при нагревании становятся менее вязкими.