Читайте также:
|
Стационарное движение жидкости. Если по трубе течёт жидкость неразрывной струёй, то через любое поперечное сечение трубы за равные промежутки времени проходят одинаковые объёмы жидкости. Такое движение жидкости называется стационарным (установившимся) движением.
Стационарное движение может иметь место в реках, в водопроводных трубах или при вытекании воды из большого резервуара.
В трубе одинакового сечения по всей её длине скорости движения частиц жидкости одинаковые (при отсутствии трения); поэтому линии тока параллельны друг другу и распределены всюду одинаково густо. При движении же вдоль трубы с неодинаковым сечением скорости эти различны.
Обозначим скорость течения жидкости в сечении S1 трубы через v1 а в сечении S2 – через v2. При установившемся течении объём жидкости, протекающей в 1 сек через поперечное сечение трубы S1, равен объёму жидкости, протекающей через сечение S2 этой же трубы; поэтому можно написать:
S1v1= S2v2
Откуда следует, что v1/v2 = S1/S2, то есть при стационарном течении скорости движения частиц жидкости обратно пропорциональны площадям сечения трубы.
На рисунке показано обтекание жидкостью цилиндра. При встрече с цилиндром линии тока изгибаются. В сечении CD скорость частиц жидкости меньше, линии тока здесь реже. В сечении же АВ скорости частиц жидкости больше и линии тока гуще. Всё изложенное относится в равной степени и к движению газов.
Уравнение Бернулли:
В реальных потоках жидкости присутствуют силы вязкого трения. В результате слои жидкости трутся друг об друга в процессе движения. На это трение затрачивается часть энергии потока. По этой причине в процессе движения неизбежны потери энергии. Эта энергия, как и при любом трении, преобразуется в тепловую энергию. Из-за этих потерь энергия потока жидкости по длине потока, и в его направлении постоянно уменьшается. Т.е. напор потока Hпотока в направлении движения потока становится меньше. Если рассмотреть два соседних сечения 1-1 и 2-2, то потери гидродинамического напора ”h составят:
,
где H1-1 - напор в первом сечении потока жидкости,
H2-2 - напор во втором сечении потока,
h - потерянный напор - энергия, потерянная каждой единицей веса движущейся жидкости на преодоление сопротивлений на пути потока от сечения 1-1 до сечения 2-2.
С учётом потерь энергии уравнение Бернулли для потока реальной жидкости будет выглядеть
Индексами 1 и 2 обозначены характеристики потока в сечениях 1-1 и 2-2.
Если учесть, что характеристики потока V и ± зависят от геометрии потока, которая для напорных потоков определяется геометрией трубопровода, понятно, что потери энергии (напора) в разных трубопроводах будут изменяться неодинаково. Показателем изменения напора потока является гидравлический уклон I, который характеризует потери напора на единице длины потока. Физический смысл гидравлического уклона – интенсивность рассеяния энергии по длине потока. Другими словами, величина I показывает, как быстро трубопровод поглощает энергию
Ли́ния то́ка — в гидромеханике линия, направление касательной к которой в каждой точке совпадает с направлением скорости частицы жидкости в этой точке (другими словами, в каждый момент времени частица движется вдоль линии тока). Линия тока является частным случаем векторной линии, когда в качестве векторного поля выступает поле скоростей точек сплошной среды. Набор линий тока даёт представление о потоке жидкости или газа в данный момент времени.
Если в потоке выбрать площадку S и провести через границу этой площадки (C1 на рисунке слева)векторные линии, то образуется фигура, называемая векторной трубкой (при этом векторные линии, проходящие через, целиком лежат внутри векторной трубки)[2].
Векторная трубка для поля скоростей называется трубкой тока, так как при установившемся движении она подобна трубе со стенками, внутри которой с постоянным расходом течёт жидкость.
Дата добавления: 2015-02-16; просмотров: 101 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |
|