Модель сплошной среды и ее гидродинамические параметры

Определение жидкости

Изучаемые вопросы

Силы, действующие в жидкостях

Физические свойства жидкости и газов.

- Определение жидкости и газа.

- Свойства упругости и текучести.

- Модель сплошной среды.

- Объёмная плотность. Вязкость.

- Силы и напряжения, действующие в жидкости.

- Гидромеханическое давление.

- Интегральное выражение объёмных и поверхностных сил через напряжение.

- Понятие об энергонапряженности жидкостей и газов.

Жидкостью называются физические тела, обладающие текучестью, т.е. способностью легко и быстро изменять свою форму под действием сил, незначительной величине. Благодаря этому жидкость не имеет собственной формы и принимает форму того сосуда, в котором она находится.

Текучесть жидкости объясняется тем, что в покоящемся состоянии она не способна сопротивляться касательным усилиям, действующим вдоль поверхности сдвига.

Поэтому всякий объем жидкости способен как угодно изменять свою форму под давлением сколь угодно малых сил.

Различают жидкости капельные и газообразные.

Примером капельных жидкостей является вода, спирт, глицерин, минеральные масла, нефть, ртуть и т.д. Важной особенностью капельных жидкостей является то, что они ничтожно мало изменяют свой объем при изменении давления или температуры, поэтому их обычно считают несжимаемыми.

Известно, что жидкость, как любое физическое тело состоит из молекул и атомов, которые в свою очередь имеют сложную структуру. Однако в гидравлике отвлекаются от молекулярного строения жидкости.

В гидравлике используют модель сплошной среды. т.е. считают, что масса не сосредоточена в молекулах и атомах, а непрерывным, сплошным образом распределяется в пространстве, занятом физическим телом (жидкостью).

Это позволяет не принимать во внимание особенности молекулярного строения тех или иных жидкостей, а считать их одинаковыми или различными в зависимости от таких интегральных характеристик, как плотность, вязкость, теплопроводность, скорость и т.п.

Другими словами модель сплошной среды представляется как множество материальных точек с непрерывным распределением по их множеству кинематических, динамических и других физических характеристик, обусловленных различными видами движения и образующих поля скалярных, векторных и тензорных величин, например:

1. распределение массы в сплошной среде определяется заданием скалярного поля плотности распределения массы

ρ=ρ(x,y,z,t)

2. объемное силовое воздействие – векторным полем плотности распределения объемных сил

F=F(x,y,z,t)

3. действие поверхностных сил – тензорным полем напряжений

– нормальные напряжения

- касательные напряжения

Таким образом, в соответствии со скалярными полями, под жидкой частицей (бесконечно малым объемом) в гидравлике понимают не отдельную молекулу, а весьма малый элемент объема жидкости, содержащий много молекул. Этот объем считается достаточно большим по сравнению с длиной свободного пробега молекул и межмолекулярными расстояниями (чтобы не проявилась дискретность вещества). И в то же время достаточно малым, чтобы все механические характеристики жидкой среды (плотность, давление, скорость) можно было рассматривать как функции координат точки.

Дата добавления: 2014-12-07