Лекция 5. Задачи, решаемые в гидродинамике

Вопросы для самопроверки

Лекция 4. Плавание тел в жидкости

Основные понятия и определения. Плавучесть и остойчивость плавающих тел. Использование основ теории плавания в лесоинженерной практике.

Основное содержание лекции

Условие плавания тел определяется соотношением между силой тяжести G плавающего тела и выталкивающей архимедовой силы Р.·Если Р>G— тело всплывает, Р<G — тонет, Р = G — безразличное равновесие на произвольной глубине. Остойчивость плавающего тела зависит от взаимного расположения точек приложения и линий действия этих сил.

При неостойчивом положении образуется момент сил, вращающий тело в сторону крена, при остойчивом — в обратную крену сторону. Выводы и формулы этого раздела базируются на основном уравнении гидростатики.

1. Что называется плавучестью? 2. Что называется остойчивостью? 3. Как формулируется закон Архимеда? 4. Что называют объёмным и весовым водоизмещением? 5. Чем отличается объёмное водоизмещение от весового?

РАЗДЕЛ II Основы кинематики и динамики капельных жидкостей

Виды движения жидкости: установившееся и не установившееся, напорное и безнапорного, равномерное и неравномерное, гидравлические струи. Струйчатая модель движения жидкости. Основные кинематические и гидравлические характеристики русла и потока жидкости: живое сечение; смоченный периметр; гидравлический радиус, скорость, осредненная в точке и средняя по живому сечению; расход.

Основное содержание лекции

Существует два метода изучения движения жидкости: метод Ж. Лагранжа и метод Л. Эйлера. Первый предполагает непрерывную фиксацию характеристик движущихся частиц во времени и пространстве, т. е. вдоль траектории. Второй предполагает периодическую фиксацию характеристик движущейся жидкости в отдельных точках, т. е. дает в отдельные мгновения поле этих характеристик. В подавляющем большинстве случаев используется метод Л. Эйлера. Центральные положения этого метода лежат в основе многих последующих разделов. Поэтому им следует уделить большое внимание. Центральное из них — понятие линии тока, в каждой точке которой в данный момент времени вектор скорости направлен по касательной.

Изучению сложного явления движения жидкости способствует введение ее упрощенной модели — невязкой жидкости. На это же направлено и деление различных видов движения по характерным признакам: движение установившееся и неустановившееся, равномерное и неравномерное, ламинарное и турбулентное, плавно изменяющееся и резко изменяющееся, напорное и безнапорное. Следует четко представлять определяющие признаки различных видов движения жидкости.

Совокупность элементарных струек образует поток. Уравнение его расхода, или уравнение неразрывности, — одно из центральных урав­нений гидравлики. Оно базируется на не сжимаемости жидкости и отсутствии массообмена через боковую поверхность. Последнее в свою очередь опирается на свойство трубки тока — боковой поверхности элементарной струйки жидкости. Указанные свойства гаранти­руют постоянство расхода жидкости вдоль потока, т. е. постоянство произведения средней скорости на площадь живого сечения - поверхности, нормальной к векторам скоростей. Таким образом, уравнение неразрывности дает возможность в зависимости от изменений площади сечения потока определять скорость - важнейшую характера движения жидкости.

Элементы уравнения неразрывности - расход, средняя скорость и площадь живого сечения - используются во всех последующих разделах гидравлики. Часто используются и две другие геометрические характеристики живого сечения потока - смоченный периметр и гидравлический радиус.

Дата добавления: 2014-01-07