1. Предмет и методология гидравлики Курс "Гидравлика" включает в себя несколько самостоятельных дис- циплин, которые объединяет такое понятие, как гидравлические и пневмати- ческие системы
жүктеу/скачать 0,71 Mb.
|
Гидр лек
| Закрытые (или напорные) потоки ограничены по всему периметру твердыми стенками. Открытые потоки по части периметра соприкасают- ся с газообразной средой.
Установившимся называется поток, у которого характеристики ос- таются неизменными во времени. Например, если открыть кран водопровода и не трогать его, то будем наблюдать установившийся поток. Если будем за- крывать кран, то поток станет неустановившимся. Равномерным называется установившийся поток, у которого скоро- сти движения частиц не изменяются вдоль траектории. Пример: установившийся поток в длинной трубе одного сечения. Линия тока (применяется при неустановившемся движении) это кри- вая, в каждой точке которой вектор скорости в данный момент времени на- правлены по касательной (рис. 15). Рис. 15. Линия тока Трубка тока – трубчатая поверхность, образуемая линиями тока с бес- конечно малым поперечным сечением. Часть потока, заключенная внутри трубки тока называется элементарной струйкой (рис. 16). Совокупность движущихся струек называется потоком жидкости. Рис. 16. Элементарная струйка Потоки по характеру движения могут быть разделены на три группы: напорные, безнапорные и струи. Напорные потоки должны быть ограничены со всех сторон жесткими стенками. Например, течение в трубопроводах с по- вышенным или пониженным давлением. Безнапорное потоки с одной из сто- рон ограничены воздушной средой со свободной поверхностью (реки, кана- лы, лотки). Струи со всех сторон имеют свободную поверхность в виде жид- кости или газа. Примером струи является вытекающая из отверстия или брандспойта жидкость. Гидравлические параметры потока Гидравлические параметры потока - это величины, характеризующие поток в данном сечении. Их можно объединить в следующие группы: 1) гео- метрические; 2) кинематические; 3) динамические; 4) энергетические. Выяс- ним их вид и смысл применительно к установившимся потокам, поскольку основные уравнения гидравлики, которые мы будем рассматривать в даль- нейшем, применимы только для установившихся потоков. Геометрические параметры потока. К этой группе параметров относятся: площадь сечения потока w , смо- ченный периметр сечения , гидравлический радиус R : R w . (19)
Для круглых труб d 2 d R / d . 4 4
Для естественных русел рек средней глубиной h и шириной В R hB 2h B h. (20)
Кинематические параметры потока Кинематические параметры это параметры движения тел, без учета действующих на них сил. Для потоков такими параметрами являются расход жидкости Q и средняя скорость V . Расход – объем жидкости протекающий сквозь сечение потока в еди- ницу времени. Средняя скорость – фиктивная, одинаковая во всех точках сечения скорость движения жидкости, при которой получается расход, равный фактическому расходу потока. Средняя скорость и расход связаны между собой соотношением: Q V w. (21) Понятие средней скорости используется в гидравлике для упрощения при расчетах. На самом деле, – скорости в разных элементах сечения потока различны. При течении жидкости в трубе (рис. 17а), мы имеем следующую кар- тину. У стенки трубы жидкость покоится – скорость ее равна нулю. В центре же трубы – она максимальна. Эти скорости (разные по сечению) называются местными скоростями и обозначаются буквой u . Если по концам векторов местных скоростей провести в плоскости чертежа линию, то получим так на- зываемую эпюру местных скоростей. В открытых потоках (рис. 17b) распределение местных скоростей не- сколько иное. На дне потока местная скорость равна нулю. Максимальная местная скорость располагается вблизи поверхности. На поверхности потока выделяют поверхностную скорость, которая примерно на 25% больше сред- ней скорости течения V .
Рис. 17. Эпюра местных скоростей при движении жидкости в трубе (a) и в открытых потоках (b) Выразим расход и среднюю скорость через местную скорость. Для это- го выделим в сечении потока элементарную площадку dw . В единицу време-
ни через эту площадку протекает жидкость, объем которой равен жүктеу/скачать 0,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|