Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Закон Архимеда.
|
|
Закон Архимеда формулируется следующим образом[1]: на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (или газа) в объёме тела. Сила называется силой Архимеда:
где 
— плотность жидкости (газа), 
— ускорение свободного падения, а 
— объём погружённого тела (или часть объёма тела, находящаяся ниже поверхности). Если тело плавает на поверхности (равномерно движется вверх или вниз), то выталкивающая сила (называемая также архимедовой силой) равна по модулю (и противоположна по направлению) силе тяжести, действовавшей на вытесненный телом объём жидкости (газа), и приложена к центру тяжести этого объёма.
Основы кинематики и динамики жидкости. Классификация движений.
Основные понятия и определения кинематики и динамики жидкости.
КИНЕМАТИКА жидкости изучает связи между геометрическими характеристиками движения и временем (скоростью и ускорением.
ДИНАМИКА жидкости или гидродинамика изучает законы движения жидкости как результат действия сил.
Жидкость рассматривается в гидравлике как непрерывная среда, сплошь заполняющая данное пространство без образования пустот, - континиум. Математическая сложность решения задач сплошной среды с учетом сил трения приводит к тому, что наиболее эффективным является решение задач без учета сил трения, а затем в полученные зависимости вносятся поправочные коэффициенты, полученные эмпирическим путем.
Различают внешнюю и внутреннюю задачи гидравлики:
первая о движении жидкости в трубах, вторая - об обтекании тел жидкостью или о движении тела в жидкости. Нам с вами предстоит ознакомиться с некоторыми особенностями как первой, так и второй задач.
В основу изучения движения жидкости положен метод Эйлера, согласно которому рассматривается изменение скорости движения жидкой частицы, проходящей через заданную неподвижную точку пространства.
Таким образом, согласно методу Эйлера поток в целом в данный момент времени оказывается представленным векторным полем скоростей, относящимся к неподвижным точкам пространства. В общем случае скорость будет функцией от координат и времени.
u = f (x, y, z, t) (1)
Для введения понятия скорости в гидравлике учитывается перемещение частиц только за бесконечно малый отрезок времени. Если взять точку 1 в движущейся жидкости, то вектор скорости будет u 1.
Если по направлению этого вектора выбрать точку 2, то в ней уже вектор скорости будет u2. Аналогично можно получить векторы скоростей u3, u4, и т.д.
Совокупность этих векторов представляет собой ломанную линию, которая при уменьшении расстояния между точками до бесконечно малых величин превращается в кривую, так называемую линию тока.
Линия тока - это линия, касательная к которой в каждой точке и в данный момент времени совпадают с направлением вектора скорости.
Если полагать, что в каждой точки пространства за время dt проходит путь ds, проекция которого на соответствующие оси координат равны соответственно dx, dy, dz, то компоненты скорости определятся соотношением
ux = dx / dt; uy =dy / dt; uz = dz / dt (2)
Это уравнение называется уравнением линии тока.
Основными видами движения жидкости являются: движение установившееся и неустановившееся, равномерное и неравномерное, напорное и безнапорное, сплошное и прерывистое.
Установившимся движением называется такое движение жидкости, при котором в данной точке русла давление и скорость не изменяются во времени
υ = f(x, y, z)
P = φ f(x, y, z)
Движение, при котором скорость и давление изменяются не только от координат пространства, но и от времени, называется неустановившимся или нестационарным
υ = f1(x, y, z, t)
P = φ f1(x, y, z, t)
Равномерным движением (параллельноструйным) называют такое движение, параметры которого не изменяются ни во времени, ни в пространстве. Таким образом, равномерное движение всегда является установившимся.
При неравномерном движении параметры изменяются в пространстве. Неравномерное движение может быть как неустановившимся, так и установившимся. Неустановившееся движение всегда является неравномерным. Внутри этого вида движения различаем:
1. плавно изменяющееся движение (живые сечения принимаются плоскими);
2. резко изменяющееся движение (живые сечения криволинейны).
Сплошное (непрерывное) движение – такое движение, при котором жидкость занимает все пространство своего движения без образования внутри потока пусто (разрывов).
Течение жидкости может быть напорным и безнапорным. Напорное течение наблюдается в закрытых руслах без свободной поверхности. Напорное течение наблюдается в трубопроводах с повышенным (пониженным давлением). Безнапорное - течение со свободной поверхностью, которое наблюдается в открытых руслах (реки, открытые каналы, лотки и т.п.).
Проведём классификацию видов движения жидкости.
1. Классификация по признаку зависимости движения жидкости от времени.
1.1. Установившееся (стационарное).
1.2. Неустановившееся (нестационарное).
2. Классификация по признаку учёта сил трения, вязкости и теплопроводности.
2.1. Идеальная невязкая жидкость.
2.2. Вязкая жидкость.
3. Классификация по виду движения жидкости (поступательное или вращательного движение).
3.1. Безвихревое (потенциальное) (движение, когда вращение отсутствует).
3.2. Вихревое движение.
4. Классификация по характеру изменения плотности в потоке.
4.1. Несжимаемая (жидкость), r=const.
4.2. Сжимаемая (газ), r¹ const.
5. Классификация по скорости и её отношению к скорости
расширяющихся возмущений (скорости звука).
5.1. Дозвуковое (M < 1), где 
, V - скорость потока, а – скорость звука.
|
5.2. Трансзвуковое (М»1).
5.3. Сверхзвуковое (М> 1).
5.4. Гиперзвуковое (М> > 1).
6. Классификация по режиму течения.
6.1. Ламинарный режим, (Re£ Reкр).
6.2. Турбулентный режим, (Re/Reкр).
7. Вид течения.
7.1. Свободное.
7.2. Вынужденное.
|
|