Краткие теоретические сведения. Гидравлика – это наука о законах равновесия и движения жидкостей и способах применения этих законов к решению практических задач

Гидравлика – это наука о законах равновесия и движения жидкостей и способах применения этих законов к решению практических задач.

Жидкостью называют тело, находящееся в таком агрегатном состоянии, которое сочетает в себе черты твёрдого состояния (весьма малая сжимаемость) и газообразного (текучесть). Законы равновесия и движения капельных жидкостей в известных пределах можно применять и к газам.

Основной характеристикой жидкости является плотность ρ (кг/м³), которая представляет собой массу единицы объема, определяемая для однородных жидкостей отношением её массы m (кг) к объёму V (м³) и может быть определена по формуле:

. (3.1)

Единицей измерения плотности в СИ и СГС соответственно являются: (кг/м³), (г/см³).

Иногда удобно использовать такую характеристику жидкости, которая называется «относительная плотность». Это отношение плотности жидкости к плотности пресной воды при t=4⁰C:

. (3.2)

Относительная плотность - величина безразмерная.

Удельным весом жидкости γ (Н/м³) - называется вес G (Н) единицы её объёма V (м³). Для однородных жидкостей определяется формулой:

. (3.3)

Также удельный вес есть сила тяжести, действующая на единицу объема:

. (3.4)

Таким образом, удельный вес связан с плотностью соотношением:

γ = ρg, (3.5)

где g – гравитационное ускорение (ускорение свободного падения), м/с².

Важнейшие физические параметры жидкостей, которые используются в гидравлических расчетах – сжимаемость, температурное расширение, вязкость и испаряемость.

Сжимаемостью называется свойство жидкости изменять свой объем при изменении давления и температуре.

Сжимаемость характеризуется коэффициентом сжатия b_р (Па^-1), который равен отношению относительного изменения объёма к изменению давления. Если первоначальный объём жидкости V ₁, находящейся под давлением p ₁, уменьшился под действием давления p ₂ до объема V ₂, то:

, (3.6)

Температурное расширение определяется соответствующим коэффициентом, равным относительному изменению объёма при изменении температуры на t ⁰C:

(3.7)

Вязкость – это способность жидкости оказывать сопротивление перемещению слоев (сопротивляться сдвигу). Различают динамический μ и кинематический υ коэффициенты вязкости.

Кинематический коэффициент вязкость связан с динамическим соотношением:

(3.8)