Мощностью потока называется полная энергия, которую проносит поток через данное сечение в единицу времени

Динамика  реальной (вязкой) жидкости

Отличия моделей реальной вязкой жидкости от  модели идеальной.

Мощность потока.

Коэффициент Кориолиса.

Энергобаланс потока.

Режимы движения жидкости.

Гидравлические потери: местные и на трение.

Принцип Вентури и его применение.

Отличия реальной (вязкой) жидкости от идеальной.  

Работа сил, действующих на идеальную жидкость,   полностью идет на изменение  ее кинетической энергии, происходит преобразование кинетической энергии в потенциальную  и потенциальной в кинетическую.  

В реальной жидкости из-за наличия сил трения часть работы теряется при преобразовании  кинетической энергии в потенциальную. Возникают потери, эти потери  необратимы.

Модель несжимаемой реальной жидкости учитывает влияние вязкости в виде:

1) потерь энергии потока;

2) неравномерности распределения скоростей слоев жидкости по сечению трубопровода.

Уравнения движения вязкой жидкости очень сложны и даже для простейших случаев решаются с помощью численных методов.

Для инженерных задач при изучении движения вязких жидкостей применяется метод усреднения характеристик потока, который позволяет учесть потери энергии, связанные с вязкостью.

При движении вязкой жидкости  происхо­дит торможение потока.  В эпюре скоростей наибольшие значения достигаются в центральной части потока, а по мере приближения к стенке скорость  уменьшается до нуля. Пример распределения скоростей в сечении показан на рис. 6.1.

Рис.6.1 Эпюра скоростей в потоке реальной жидкости

Происходит скольжение  или сдвиг одних слоёв по другим и между слоями возникают касательные напряжения. Движение вязкой жидкости сопровождается вращением частиц, вихреобразованием и перемешиванием.

В  реальной жидкости преодоление сопротивлений, связанных с вязкостью, требует затрат энергии, удельная энергия движущейся вязкой жидкости не остается постоянной, как в случае идеальной жидкости, а уменьшается вдоль потока.

Экспериментальное определение мгновенных скоростей в различных точках потока реальной жидкости сложно, поэтому определяют и в дальнейшем рассматривают средние скорости, которые проще измерить. 

При выводе уравнения Бернулли для потока реальной вязкой жидкости делают следующие допущения.

Рассматривают средние скорости и средние значения удельной энергии жидкости в данном сечении, то есть проводят осреднение характеристик потока.  

Принимают, что в пределах рассматриваемых поперечных сечений потока, справедлив основной закон гидростатики, считают гидростатический напор величиной постоянной для всех точек данного сечения.

Мощность потока

Для усреднения характеристик вводится понятие мощности потока.

Мощностью потока называется полная энергия, которую проносит поток через данное сечение в единицу времени.

Рассмотрим определение мощности потока на примере потока, поступающего в гидроцилиндр (рис.6.2).

Работа, совершаемая потоком, определяется, как произведение силы на перемещение. Сила давления жидкости это произведение давления р. на площадь S гидроцилиндра, перемещение - это  ход поршня - L под действием этой силы.

Рис.6.2 Преобразование энергии в цилиндре

 

,

где p = ρgН - давление,  Н - напор, А =(pgН)*S*L - работа, 

весовой расход Q_G =ρgW/t = ρg(L*S)/t