Часть I. Гидравлика

Г и д р а в л и к о й называют прикладную науку о законах равновесия и движения жидкостей и способах приложения этих законов к решению задач инженерной практики.

Жидкость

Жидкостью называется физическое тело, обладающее свойством текучести, то есть способностью изменять форму под действием сколь угодно малых сил.

Понятие «жидкость» включает в себя как капельные жидкости, так и газы. В небольших количествах вне сосуда жидкость (в обычном понимании) принимает форму капли, что и определило ее название. При силовом взаимодействии капельные жидкости почти не изменяют свой объем (то есть почти не сжимаются), но легко изменяют свою форму. Газы могут менять свой объем и форму под действием внешних и внутренних сил.

Жидкая частица

Жидкая частица – это физически бесконечно малый объем, в котором параметры сплошной среды сохраняют постоянные значения и не зависят от изменения объема.

Масса жидкой частицы неизменна, а объем и форма могут меняться.

Внешние и внутренние силы

Внешние силы – это силы, приложенные к частицам рассматриваемого объема жидкости со стороны жидкости, окружающей этот объем.

Внутренние силы – это силы, возникающие внутри жидкости в результате воздействия на нее внешних сил.

Массовые силы

Под массовыми понимают силы, непрерывно распределенные по массе (объему) жидкости и пропорциональные массе жидкости.

Примерами массовых сил являются сила тяжести и сила инерции.

Поверхностные силы

Под поверхностными понимают силы, которые непрерывно распределены по поверхностям и пропорциональны величинам площадей поверхностей, которые ограничивают объемы жидкости, а также мысленно выделены внутри объемов.

В общем случае поверхностная сила имеет две составляющие: нормальную силу давления и касательную силу внутреннего трения Т.

Свободная поверхность

Свободная поверхность – это поверхность раздела между капельной жидкостью и внешней газообразной средой.

Сжимаемость жидкостей

Под сжимаемостью понимают свойство жидкости изменять свой объем (и плотность) при изменении давления.

Вязкость

Вязкость (или внутреннее трение) – свойство капельных жидкостей и газов оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой.

Закон внутреннего трения Ньютона

Законом внутреннего трения Ньютона называют выражение вида:
T =

где T – cила внутреннего трения, возникающая между слоями жидкости, движущимися с разными скоростями;

dY_x – изменение скорости течения при удалении на расстояние dn от поверхности слоя в перпендикулярном к нему направлении;

– модуль градиента скорости;

S – площадь поверхности слоя жидкости.

Ньютоновские и неньютоновские жидкости

Ньютоновскими принято называть жидкости, которые при своем течении строго подчиняются закону внутреннего трения Ньютона. Все иные жидкости относят к неньютоновским.

Именно ньютоновские жидкости являются объектом исследования в гидравлике. Поведение неньютоновских жидкостей рассматриваются в науке, которая называется р е о л о г и е й.

Дата добавления: 2015-06-04