Гидравлика. Молекулярное строение

Июль 31, 2022

Главная
Физика
Гидравлика. Молекулярное строение

Содержание

2. Предмет гидравлики • Гидравлика– наука о движении и покое воды и других жидкостей. Жидкость в гидравлике
3. Понятие жидкости. Свойства капельной, некапельной и идеальной жидкости Жидкостью называется физическое тело, обладающее текучестью и не
4. Различают два вида жидкостей: капельные и некапельные (газообразные). ∙ Капельные жидкости: оказывают большое сопротивление изменению объема
5. Некапельные (газообразные) жидкости • Изменяют свой объем в зависимости от этих же факторов в значительной степени.
6. Физические свойства жидкости 1 – Плотность 2 – Сжимаемость жидкости определяется производной ∂р/∂ρ,
7. Несмотря на значительную сжимаемость газов по сравнению с жидкостями при скоростях в средах v свозд=330 м/с;
8. ВЯЗКОСТЬ ИЛИ ВНУТРЕННЕЕ ТРЕНИЕ В ЖИДКОСТЯХ Характеризует ее способность сопротивляться сдвиговым усилиям. z, м δ u0
9. где μ – коэффициент пропорциональности или динамический коэффициент вязкости. Единица измерения – Па⋅с; Пуаз (П): 1
10. 1 – масло; 2 – воздух; 3 – керосин; 4 – водород; 5 – вода 2,
11. Вязкость жидкости определяется экспериментально с помощью приборов, которые называются вискозиметрами. Примером такого прибора может служить вискозиметр
12. С вязкостью связано возникновение динамического пограничного слоя при обтекании жидкостями твердых тел.
13. Парадокс Даламбера В силу полной симметрии распре-деления давления по поверхности цилиндра равнодействующая сил давления равна нулю.
14. Поверхностное натяжение Коэффициент поверхностного натяжения – σ*, Н/м. Физический смысл – это свободная потенциальная энергия единицы
15. Давление насыщенных паров рн Характеризует испаряемость жидкостей. Зависит от температуры Т. Эта величина определяет то минимальное
16. ЭЛЕМЕНТЫ КИНЕМАТИКИ ЖИДКОСТИ Метод Эйлера заключается в непосредственном описании поля скоростей в пространстве и времени, т.
17. Траектория– кривая, вдоль которой происходит перемещение частицы жидкости, т. е. z x y dr u r
18. Трубка тока. Если через каждую точку произвольного контура l провеcти линии тока, то получим трубчатую поверхность,
19. площадь сечения, перпендикулярная линиям тока, или «живое сечение» Объемный и массовый расходы жидкости через произвольную площадку
20. Ускорение при движении жидкости
21. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ЖИДКИЙ ОБЪЕМ Внешние силы, действующие на жидкий объем и определяющие его движение, разделяются
22. Поверхностные силы Rs представляют воздействие внешней среды на поверхность выделенного объема. Это воздействие распределено по поверхности
23. Нормальная составляющая Δ Rn поверхностной силы Δ RS действует по нормали к поверхности ΔS, противоположно n.
24. Плотность поверхностных сил на площадке с нор-малью n называется напряжением и определяется выражением При этом различают
26. Скачать презентацию

Слайд 2

Предмет гидравлики
• Гидравлика– наука о движении и покое
воды и других жидкостей.

Жидкость в
гидравлике представляют как сплошную
среду, легко изменяющую форму под
действием внешних сил.
• Сплошная среда– это масса, физические и
механические параметры которой являются
функциями координат в выбранной системе
отсчета. Молекулярное строение жидкостей
заменяется сплошной средой той же массы.

Слайд 3

Понятие жидкости.
Свойства капельной,
некапельной и идеальной жидкости
Жидкостью называется физическое тело,

обладающее текучестью и не имеющее своей
формы, но принимающее форму того сосуда, в
котором оно находится.
Текучестью называется способность жидкости изменять свою форму, не дробясь на части, под действием даже небольших сил.

Слайд 4

Различают два вида жидкостей:
капельные и некапельные (газообразные).
∙ Капельные жидкости: оказывают большое

сопротивление изменению объема и
трудно поддаются сжатию.
• При изменении давления и температуры их объем изменяется весьма незначительно.
• Любая капельная жидкость может пере-ходить в газообразное состояние при определенной температуре и давлении.
• Практически не оказывают заметного сопротивления растягивающим усилиям.
• Оказывают существенное сопротивление сдвигающим силам.

Слайд 5

Некапельные (газообразные) жидкости
• Изменяют свой объем в зависимости от этих же

факторов в значительной степени.
• При понижении температуры и повышении давления могут переходить в жидкое состояние.

Идеальная жидкость — это жидкость, лишен-ная вязкости (μ = 0). Эту модель используют для упрощения расчетов в случае, когда силами вязкости можно пренебречь.

Слайд 6

Физические свойства жидкости
1 – Плотность
2 – Сжимаемость жидкости
определяется производной ∂р/∂ρ,

Слайд 7

Несмотря на значительную сжимаемость газов по сравнению с жидкостями при скоростях

в средах v<0,1с (с — скорость звука в среде), при решении конкретных задач сжимаемостью можно пренебречь. Поэтому понятие “несжимаемая жидкость” нашло широкое применение.

свозд=330 м/с; свод=1414 м/с; Ма=u/c

скорость распространения малых возмущений давления в данной среде,

Слайд 8

ВЯЗКОСТЬ ИЛИ ВНУТРЕННЕЕ ТРЕНИЕ В ЖИДКОСТЯХ
Характеризует ее способность сопротивляться сдвиговым

усилиям.

z, м

x, м

u, м/c

F = μSu0/δ

Слайд 9

где μ – коэффициент пропорциональности или динамический коэффициент вязкости.
Единица измерения –

Па⋅с; Пуаз (П):
1 П = 0,1 Па·с; 1 Па⋅с = 1 сП

На практике чаще используется кинематический коэффициент вязкости

Слайд 10

1 – масло; 2 – воздух; 3 – керосин; 4 –

водород; 5 – вода

2, 4

вязкопластическая или бингамовская (гли-нистые и цементные р- ры; пасты; пена; масл. краски)

2 – псевдопластическая (суспензии из ассим. част.; р-ры полимеров; еллюлоза);
4 – дилатантная ( клейстер, крахмал)

ньютоновская (вода, керосин, спирт, газы)

Слайд 11

Вязкость жидкости определяется экспериментально с помощью приборов, которые называются вискозиметрами. Примером

такого прибора может служить вискозиметр Стокса.

Шарик

Слайд 12

С вязкостью связано возникновение динамического пограничного слоя при обтекании жидкостями твердых

тел.

Слайд 13

Парадокс Даламбера
В силу полной симметрии распре-деления давления по поверхности цилиндра

равнодействующая сил давления равна нулю. Полученный вы-вод называется парадоксом Даламбера: при дозвуковом безотрывном обтекании тел идеальной жидкостью сила лобового сопротивления равна нулю: сила трения отсутствует, а вторая составляющая — сила сопротив-ления давления, действующая на переднюю часть шара, уравновешивается силой давления на кормовую часть. Парадокс со-стоит в несоответствии этого выво-да с экспериментальными данными — при обтекании тел реальными жидкостями всегда возникает сила лобового сопротивления

Слайд 14

Поверхностное натяжение
Коэффициент поверхностного натяжения – σ*, Н/м. Физический смысл –

это свободная потенциальная энергия единицы поверхности раздела , обусловленная действием сил притяжения на молекулы вблизи поверхности раздела

Капиллярные явления
На поверхности раздела трех фаз: твердой стенки, жидкости и газа
образуется краевой угол θ. Величина угла зависит только от природы
соприкасающихся сред, и не зависит от формы сосуда и силы тяжести.

Слайд 15

Давление насыщенных паров рн
Характеризует испаряемость жидкостей. Зависит от температуры Т. Эта

величина определяет то минимальное абсолютное давление, при котором жидкость не теряет своей сплошности.
местное нарушение сплошности течения с образованием паровых и газовых пузырей (каверн), обусловленное местным падением давления в потоке, называется кавитацией.
Кавитация сопровождается характерным шумом, а при длительном её воздействии также и эрозионным разрушением твёрдых, как правило, металлических стенок. Последнее объясняется тем, что конденсация пузырьков пара (и сжатие пузырьков газа) происходит со значительной скоростью, частицы жидкости, заполняющие полость конденсирующегося пузырька, устремляются к его центру и в момент завершения конденсации вызывают местный гидравлический удар, т. е. значительное местное повышение давления. Разрушение материала при кавитации происходит не там, где выделяются пузырьки, а там, где они конденсируются вследствие длительного воздействия знакопеременных сил.
Кавитация в обычных случаях явление нежелательное.
При кавитации также возрастает сопротивление трубопроводов и, следовательно, уменьшается их пропускная способность.

Слайд 16

ЭЛЕМЕНТЫ КИНЕМАТИКИ ЖИДКОСТИ
Метод Эйлера заключается в непосредственном описании поля скоростей

в пространстве и времени, т. е.

или ux=ux(x,y,z,t); uy=uy(x,y,z,t); и= uz(x, у, z, t)

Если ∂u/∂t = 0 или, иначе, u = u(x, y, z), то движение называют установившемся или стационарным
Если ∂u/∂t ≠ 0, то неустановившемся или нестацио-нарным

Линия тока — это линия, в каждой точке которой в данный момент времени вектор скорости u направлен по касательной, т. е.

Слайд 17

Траектория– кривая, вдоль которой происходит перемещение частицы жидкости, т. е.
z
x
y
dr
u
r

Слайд 18

Трубка тока. Если через каждую точку произвольного контура l провеcти линии

тока, то получим трубчатую поверхность, называемую трубкой тока. Если контур l мал, то трубка тока называется элементарной.

Объемный расход жидкости через произвольное сечение ds с нормалью элементарной трубки тока вычислим из простых рассуждений: объем жидкости, прошедший через сечение ds за время dt, равен объему цилиндра
т. е. расход

Слайд 19

площадь сечения, перпендикулярная линиям тока, или «живое сечение»
Объемный и массовый

расходы жидкости через произвольную площадку s найдем, просуммировав расходы по элементарным пронизывающим ее трубкам, т. е. объемный расход

Средняя расходная скорость v в живом сечении sn

Слайд 20

Ускорение при движении жидкости

Слайд 21

СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ЖИДКИЙ ОБЪЕМ
Внешние силы, действующие на жидкий объем

и определяющие его движение, разделяются на массовые (объемные) и поверхностные.

Массовые силы Rm приложены ко всем жидким частицам, составляющим жидкий объем. К ним относятся силы тяжести и силы инерции.

Напряжением или плотностью, или удельной
(единичной) массовой силой (м/с2, Н/кг) называют

Слайд 22

Поверхностные силы Rs представляют воздействие внешней среды на поверхность выделенного объема.

Это воздействие распределено по поверхности непрерывно.
Выберем на плоскости S, рассекающей нeкотоpyю массу жидкости на части 1 и 2 (рис. 1.1), элементарную площадку Δ S, на которой лежит точка А (х, у, z). Отбросим часть 2 и заменим ее действие на площадку ΔS части 1 равнодействующей поверхностных сил Δ Rs. В общем случае величина
Δ Rs зависит от ориентации площадки ΔS и на-правлена к ней под острым углом у. Ориентация площадки ΔS определяется единичным вектором внешней нормали n.

Слайд 23

Нормальная составляющая Δ Rn поверхностной силы Δ RS действует по нормали

к поверхности ΔS, противоположно n. Сила трения или тангенциальная составляющая Δ Rτ действует в плоскости ΔS.

Рисунок 1.1

Слайд 24

Плотность поверхностных сил на площадке с нор-малью n называется напряжением и

определяется выражением
При этом различают следующие напряжения.

Компоненты напряжения на площадках, нормальных к координатным осям, называются основными. Так, например, напряжение на площадке с нормалью, совпадающей с направлением оси х, может быть выражено через основные компоненты напряжения в виде

Гидравлика. Молекулярное строение

Содержание

Предмет гидравлики• Гидравлика– наука о движении и покоеводы и других жидкостей.

Понятие жидкости. Свойства капельной, некапельной и идеальной жидкостиЖидкостью называется физическое тело,

Различают два вида жидкостей:капельные и некапельные (газообразные).∙ Капельные жидкости: оказывают большое

Некапельные (газообразные) жидкости• Изменяют свой объем в зависимости от этих же

Физические свойства жидкости1 – Плотность2 – Сжимаемость жидкостиопределяется производной ∂р/∂ρ,

Несмотря на значительную сжимаемость газов по сравнению с жидкостями при скоростях

ВЯЗКОСТЬ ИЛИ ВНУТРЕННЕЕ ТРЕНИЕ В ЖИДКОСТЯХ Характеризует ее способность сопротивляться сдвиговым

где μ – коэффициент пропорциональности или динамический коэффициент вязкости.Единица измерения –