Кинематика газа и жидкости

Кинематика жидкой среды занимается вопросами движения жидкости и газа независимо от причин его возникновения.

Используя представления механики материальной точки можно ввести понятие скорости в заданной точке пространства , которая будет именоваться местной или локальной скоростью.

Изменение скорости по величине и направлению от точки к точке пространства требует ее определения в векторной форме. Вектор локальной скорости и три ее проекции на оси координат оказываются функциями четырех аргументов т. е.

(3.1)

Общий случай, когда скорость зависит от координат и времени называется неустановившимся (нестационарным).

Если скорость жидкости не зависти от времени, то движение называется установившимся (стационарным).

Рис. 3.1. Определение пульсационного движения

В некоторых случаях движение может считаться квазиустановившимся, если зависимость от времени не является существенной. Зависимостью от времени можно пренебречь без понижения точности решения, например, если скорость колеблется в небольших пределах и с достаточной частотой относительно некоторого постоянного значения (рис. 3.1).

За некоторое время осреднения средняя скорость , относительно которой происходят пульсации, равна

(3.2)

Модуль действительной мгновенной скорости будет равен

(3.3)

где пульсационная скорость знакопеременна и подчиняется условию

(3.4)

Определение может быть распространено на пространственное распределение скоростей, тогда средняя скорость равна

, (3.5)

где - площадь потока жидкости.

При движении жидкости помимо нормальных возникают касательные напряжения, что меняет распределение в пространстве и нормальных напряжений.

В гидродинамике вводится понятие гидродинамического давления с тем же свойством быть постоянным по всем направлениям в данной точке и в гидростатике;

(3.6)