Модели жидкостей

Основные физические свойства жидкостей

Как уже отмечалось, в механике жидкости не рассматривается молекулярное строение жидкости и предполагается, что жидкость заполняет рассматриваемый объем полностью без пустот.

Таким образом, вместо жидкости вводится ее модель, обладающая свойством непрерывности, так называемый континуум.

Введение данной гипотезы позволяет существенно упростить теоретические исследования и рассматривать термодинамические и кинематические параметры жидкости как функции координат точки в пространстве и во времени, причем в большинстве эти функции предполагаются непрерывными и дифференцируемыми.

Математическое описание движения жидкой среды с учетом вязкости, текучести и сжимаемости весьма затруднено и особенно затруднено решение этих уравнений. Вследствие этого, в гидромеханике используют упрощенные модели среды и отдельных явлений.

Наибольшее распространение получили две модели: несжимаемая идеальная(невязкая) жидкость и несжимаемая вязкая жидкость. Пренебрежение свойствами вязкости и сжимаемости позволяет существенно упростить математическое описание и получить многие решения в аналитическом виде. При использовании модели вязкой несжимаемой жидкости получение аналитических решений возможно только для простейших случаев.

С точки зрения механических свойств все жидкости делятся на два больших класса: малосжимаемые (капельные) и сжимаемые (газообразные).

Системы, состоящие из нескольких фаз, называются многофазными. В том случае, если фазы всего две, то системы называются двухфазными. Двухфазные системы получили широкое распространение в технике, и в качестве примера можно назвать следующие: газ-твердые частицы (пневмотранспорт, пылеулавливание); газ-капли жидкости (распылители, сушилки); жидкость-пузырьки пара (испарители, эрлифты); жидкость-твердые частицы (гидротранспорт-земснаряд). В данных примерах основной фазой является непрерывная фаза, а вторая фаза – дискретная фаза. На границах раздела фаз основные теплофизические свойства меняются скачком.

Количество дискретной фазы в двухфазном рабочем теле определяется объемной концентрацией

(1.1.)

гдеV₁ и V₂ –объемы непрерывной и дискретной фаз;

V_{см –} объем двухфазной смеси.

Средняя плотность двухфазного рабочего тела, зная истинные плотности фаз, определится как

(1.2)

При расчете течения многофазных сред, производят «размывание» дискретной фазы по объему рабочего тела и после этого применяют аппарат дифференциального исчисления к двум сплошным средам (несущей и несомой).