Виды движения жидкости

ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ ГИДРОСТАТИКИ

Возьмем открытый сосуд с жидкостью (рис.1-4) и определим гидрогтатическое давление р на горизонталь­ную площадку ω, расположенную на глубине h под свободной поверхностью жидкости в сосуде.

На площадке ω мысленно построим цилиндр высотой h, окружающую жидкость отбросим. Чтобы не нарушить равновесие, к цилиндру приложить силы, заменяющие действие отброшенной части.

Рис. 1-4. К определе­нию гидростатическо­го давления на гори­зонтальную поверх­ность.

Этими силами являются:

1. Сила внешнего давления Р _о, действующая по нор­мали к свободной поверхности; ее можно выразить через давление р _о в виде Р _о= р _о ω.

2. Сила тяжести жидкости в цилиндре с площадью основания ω и высотой h, направленная вниз:

G = ρghω,

где ρ — плотность жидкости.

3. Сила гидростатического давления, действующая снизу вверх на нижнее основание, цилиндра, которая равна:

Р = ρω

где Р — искомое гидростатическое давление на площадку.

4. Силы, действующие на боковую поверхность цилиндра. Они взаимно уравновешиваются как равные по величине и противоположные по направлению.

Напишем условие равновесия рассматриваемого цилиндра относительно вертикальной оси oz:

P _o + G – P = 0

или p _o ω + ρghω - pω = 0.

Сокращая последнее уравнение на ω, получаем основ­ное уравнение гидростатики:

p = p_o + ρgh (1-16)

Из уравнения (1-16) следует, что гидростатическое давление в любой точке внутри жидкости равно давлению на ее свободной поверхности (p_o), сложенному с давлением столба жидкости, площадь основания которого равна единице, а высота – расстоянию этой точки от свободной поверхности.

Турбулентное — частицы жидкости беспорядочно перемешиваются;

Ламинарное — частицы жидкости не перемешиваются (это движение называется слоистым или трубчатым);

Установившиеся — скорость и давление в каждой точке занятого жидкостью пространства остаются неиз­менными с течением времени;

Неустановившееся — скорость и давление во всем занятом жидкостью объеме со временем изменяются;

Одноразмерное — величина скорости и давления жидкости изменяется только в одном направлении.

Средняя скорость потoка — это скорость, c которой должны двигаться все частицы жидкости через живое сечение потока так, чтобы расход был равен расходу, проходящему через это сечение.

Рис.1. Скорость в сечениях неразрывного потока

Расход жидкости — весовое или объемное ее количество, протекающее через поперечное сечение потока в единицу, времени.

Живое сечение потока жидкости представляет собой поверхность поперечного сечения потока расположенную перпендикулярно средней скорости.

Свободнaя поверхность жидкости — это поверхность раздела между жидкостью и газообразной средой.

Сплошностью потока в гидравлике называют неразрывное перемещение, чястиц жидкости, движущихся сплошной массой.