Гидравлические элементы потока

СХЕМА ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Линия тока-это кривая, проведенная через ряд точек в движущейся жидкости так, чтобы векторы скорости частиц жидкости, находящихся в данный момент в этих точках, явились к ней касательными. Если в следующий момент поле скоростей изменится, то другим станет и положение линий тока.

Только при установившемся движении, характеризуемом неизменяе­мостью поля скоростей во времени, частицы жидкости будут следовать вдоль неизменных линий тока. Следовательно, линии тока и траектории частиц жидкости совпадают между собой только при установившемся движении.

Выделим в жидкости элементарную площадку ∆ s и через все точки на ее контуре проведем линии тока (рис. 3.3), совокупность которых образует некоторую поверхность, называемую трубкой тока. Жидкость, заполняющую трубку тока, называют элементарной струйкой.

Совокупность таких «жестких» элементарных струек обра­зует поток жидкости. Скорости движения отдельных струек, из которых складывается поток, различны. Как показывает опыт, наибольшие скорости имеют частицы жидкости, находящиеся у оси потока, наимень­шие - у стенок. Следовательно, поток жидкости надо рассматривать как совокупность отдельных элементарных струек, движущихся с разными скоростями.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПОТОКА

Площадью живого сечения s, или живым сечением потока, называют площадь сечения потока, проведенную нормально к направлению линий тока, т.е. нормально к направлению скоростей элементарных струек. Иногда живые сечения потока, строго говоря, являются криволиней­ными.. Так, при движении жидкости в конически расходящейся трубе (рис. 3.4), когда поток состоит из ряда расходящихся элементарных струек, живое сечение представляет собой криволинейную поверхность

Живое сечение может быть ограничено твердыми стенками пол­ностью или частично, т.е. в последнем случае часть живого сечения ограничена открытой поверхностью жидкости. Если стенки ограничи­вают поток полностью, движение жидкости называют напорным, частично - безнапорным.

Напорное движение характеризуется тем, что гидродинамическое давление в любой точке потока отлично от атмос­ферного и может быть больше или меньше последнего. При без­напорном движении давление на свободной поверхности постоянно и обычно равно атмосферному. Пример напорного движения - движение жидкости в трубопроводе при ее перекачке насосами или истечении из резервуара, безнапорного - движение жидкости в открытых каналах и реках.

Часть периметра живого сечения, по которому поток соприкасается с ограничивающими его стенками, называют смоченным периметром.

Отношение площади живого сечения к смоченному периметру называют гидравлическим радиусом сечения.