Сила давления жидкости на криволинейные цилиндрические поверхности
Сила давления жидкости на криволинейную цилиндрическую поверхность (рис.2.10) складывается из горизонтальной и вертикальной составляющих
. (2.17)
Рисунок 2.10 - Сила давления жидкости на криволинейную цилиндрическую поверхность |
Горизонтальная составляющая равна силе давления жидкости на вертикальную проекцию данной стенки
(2.18)
где - расстояние от свободной поверхности жидкости до центра тяжести ее вертикальной проекции; -площадь вертикальной проекции.
Вертикальная составляющая равна весу жидкости в объеме тела давления , т.е.
. (2.19)
Объем тела давления - объем, заключенный между данной стенкой, свободной поверхностью жидкости и вертикальными плоскостями, проходящими по контуру стенки.
Основы гидродинамики
Основные понятия о движении жидкости. Уравнение расхода (неразрывности)
Основной задачей гидродинамики является изучение законов движения жидкости.
Движение жидкости может быть установившимся и неустановившимся.
При установившемся движении жидкости скорость и давление во всех ее точках не изменяется с течением времени . При неустановившемся движении скорость и давление жидкости изменяются во времени.
При движении частиц жидкости различают линию тока, элементарную струйку, живое сечение.
Линией тока называется линия, касательная к каждой точке которой в данный момент времени совпадает с вектором скорости (рис.3.1).
Рисунок 3.1 – Линия тока | Рисунок 3.2 – Элементарная струйка |
Бесконечно малый объем, ограниченный линиями тока, называется элементарной струйкой. Предполагается, что поток движущейся жидкости состоит из отдельных элементарных струек.
Живое сечение потока - это поверхность в пределах потока жидкости , перпендикулярная в каждой своей точке к вектору соответствующей местной скорости в этой точке.
Расходом называется количество жидкости, протекающее через живое сечение в единицу времени. В гидравлике применяют объемный расход Q, :
(3.1)
где V-средняя скорость; S- площадь живого сечения.
При установившемся движении расход через все живые сечения потока одинаков:
. (3.2)
Выражение (3.2) называется уравнением расхода или уравнением неразрывности потока.
Уравнение Бернулли
Уравнение Бернулли является основным уравнением гидродинамики. Для двух сечений потока 1-1 и 2-2 реальной жидкости при установившемся движении уравнение Бернулли имеет вид
, (3.3)
где и - геометрический напор(удельная потенциальная энергия положения) в сечениях 1-1 и 2-2,м;
и - пьезометрический напор (удельная потенциальная
энергия давления ) в сечениях, м;
– скоростной напор (удельная кинетическая
энергия ) в сечениях, м;
, - избыточное давление в сечениях, Па;
, - средние по живому сечению трубы скорости потока в
сечениях, ;
- коэффициенты кинетической энергии(коэффициенты
Кориолиса) в сечениях;
- плотность жидкости, ;
-потери напора в трубе между сечениями, м.
Рисунок 3.3 – Графическая иллюстрация уравнения Бернулли |
Коэффициент кинетической энергии учитывает неравномерность поля скоростей в рассматриваемом живом сечении. Величина этого коэффициента зависит от режима течения жидкости: для ламинарного течения =2, для турбулентного =1,05-1,15( ).
Все члены уравнения Бернулли в формуле (3.3) имеют линейную размерность и в энергетическом смысле представляют удельную энергию жидкости, т.е. энергию, отнесенную к единице веса жидкости.
Сумма всех трех членов + =H представляет собой полный напор в сечениях.
Графическая иллюстрация уравнения Бернулли показана на рис.3.3. Линия показывает изменение полных напоров в сечениях 1-1 и 2-2 и называется напорной линией или линией полного напора, линия - изменение пьезометрических напоров и называется пьезометрической линией.
Дата добавления: 2016-04-11; просмотров: 593;