Кинематика газа и жидкости. Основные определения

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

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

Изменение скорости 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.

(4.1)

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

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

Рис. 4.1. Определение пульсационного движения

В некоторых случаях движение может считаться квазиустановившимся, если зависимость от времени не является существенной. В этом случае 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. 4.1).

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

(4.2)

Действительная мгновенная скорость будет равна

(4.3)

где пульсационная скорость знакопеременна и подчиняется условию

(4.4)

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

, (4.5)

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;

(4.6)