Основни характеристики на течности
Хидромеханика се нарича науката за равновесие и движение течност и течност взаимодействие с твърди вещества.
Течности, представляващи, точка на общите механика, разделена на хидростатиката и хидродинамика.
В хидростатиката изучава течност в покой, в хидродинамиката - в движение.
тяло са обхванати в течност динамика, характеризиращ се с лесно мобилност (течливост). Тяло като течливост, способен, а не да се разбият на части, да промени формата си под влияние на незначителни усилия. Такива телесни течности се наричат.
Под течност в течност разбираме течни и газообразни носители, тъй като те имат общи свойства и наблюдаваните явления могат да бъдат описани със същите зависимости. Въпреки това, между капките и газ има различия:
1.Znachitelnye междумолекулни сили да образува свободната повърхност. 2.Ploho сгъстен.
1.Sily междумолекулни взаимодействия отсъстват, така че се образуват свободни повърхности, и напълно заемат обем в която се намират. 2. Той е добре сгъстен.
Първичните механичните свойства са течността:
Съотношението на теглото на течност, характеризираща се с - р тегло течност съотношение на заетия обем V
Плътност на течност - течност масово съотношение м обем V
Плътността и специфичното тегло са взаимосвързани зависимости # 947; = # 961; г, където G = 9,81 м / сек 2 - земно ускорение. изчисления на кораба вземат:
Прясна вода # 961; = 1,0 т / m 3 (102 KGF # 903; 2 / т 4) # 947; = 9.81 кН / м 3;
за стандартния плътността на морската вода # 961; = 1,025 т / m 3 (105 KGF # 903; 2 / т 4) # 947; = 10,06 кН / м 3;
въздух # 961; = 1.225 кг / м 3 (0125 KGF # 903; 2 / т 4) # 947; = 12,02 N / m 3.
Повърхностното напрежение на течността се нарича свойството да изпитат допълнителен натиск върху свободната повърхност под влиянието на молекулни сили на сближаване. Това свойство на коефициента на течност повърхностното напрежение характеризира # 945;.
Вискозитет - течност способност да устои на плъзгане на една част спрямо другата. Вискозна сила F е пропорционална на промяна в течност скорост # 965; в посока, перпендикулярна на движението, и зависи от зона S на контактните елементи на флуида
Това е законът на вискозно триене на Нютон. Коефициентът на пропорционалност, в тях се нарича динамичен вискозитет - # 956; (Ра # 903; и).
Връзка с коефициент на динамичен вискозитет на плътността на течности се нарича кинематичен вискозитет
Коефициентът на кинематичен вискозитет е зависи от температурата. При температура 20 0 С в продължение на вода е 1 # 903; 10 -6 m 2 / и, въздух - 1,5 # 903; 10 -5 m 2 / сек.
Хидростатично равновесие изучава законите на течната среда и взаимодействието на течността с твърди частици, т.е. в ситуации, когато няма движение или скорост е незначително.
Хидростатично ни позволява да разберем някои от най-важните свойства на хидродинамични количества като налягане. Твърди налягане определя от неговото тегло, флуид под налягане - дълбочина. Силата на натиск върху дъното на съда Р (фигура 1, а) не зависи от формата си, но се определя само от нивото на течността се излива в съда в съответствие с хидростатично формула:
където # 961; - плътност на флуида, и P0 - налягане течност в определена степен (по свободната повърхност на разположение - атмосферно налягане), з - забавяне на вертикалата от това ниво до точката под внимание (потапяне дълбочина), ри - манометър (манометър) налягане.
При контакт с твърди, течни упражнява налягане насочено нормално към повърхността на тялото. Мощност течност свръхналягане в една равнина с вертикална ос на симетрия (Фигура 1 b)
където HC - забавяне на вертикалния център на тежестта повърхност на нивото на свободната повърхност на течността; S - площ.
Фиг.1. Хидростатично налягане и силата на флуид под налягане.
Точка D Получената сили налягане прилагане към повърхността наречен центъра на налягане (ts.d.) на разстояние от CG зона (С) на разстояние л.
свръхналягане сила на извитата повърхност (фиг.1, в) определи своята компоненти Fx. Fy и Fz. на осите
Хоризонталната компонента на силите на натиск върху извита повърхност (Fx или Fy)
където HCV - ts.t забавяне на вертикалната равнина на вертикалната проекция на хидростатичното налягане (фиг един инча).
Fgor действие сила линия минава през центъра на налягане на вертикалната проекция зона D Svert.
Вертикалният компонент на извитата повърхност на силата на налягане, равно на теглото на течност цилиндър, ограничен от долната повърхност и горната повърхност на хидростатичното глава (Фигура 2а) преминава през центъра на тежестта обемът
Prism върху извитата повърхност е тялото налягане.
Обемът на W тялото налягане не е задължително равно на реалния обем на съда. Ако течността е по извитата повърхност, количеството на налягане определя от обема на тялото над повърхността равнина на хидростатичното налягане, и силата е насочена вертикално нагоре (фигура 2Ь).
Фиг.2. Силите на натиск върху извитата повърхност.
Когато тялото плава върху течността, обемът на налягането на тялото е равен на обема изместен от V им повърхност вода, т.е. обемно преместване (фигура 2 в, г)
Когато тялото е изцяло потопен в течност, налягането на обема на тялото на горната половина на нейната повърхност е Wv. и по-ниски -Wn.
Вертикална компонент в тези случаи се нарича силата на експулсиране (за плаващи тела - силата да поддържат или плавателност)
Резултатът е Архимед: на подводния тяло е сила, равна на теглото на изместената вода до тях, и насочена вертикално нагоре. Линията на действието на силата преминава през центъра на тежестта на изместения обем V.
Архимед право в обичайната форма не е приложим към тела с контакт с повърхността на стената на съда, между които течността не може да проникне. Такова тяло изпитва от течната единствената сила # 961; GW го натискане на земята (Фигура 2, г). Но веднага след като извора течността контактната повърхност ще принуди жизнерадостните тялото.
Хидродинамика изучава движението на течност, която може да се установи и не е установено.
Движението се нарича постоянен. ако във всяка точка на фиксирания пространството, заемано от движещия се флуид, sko-
растеж не зависи от времето и, следователно, да остане постоянна. В противен случай, движението е нестабилна.
Естеството на течен поток може да бъде ламинарен и турбулентен. Съгласно ламинарен движение на флуида разбере такова движение, в която Скоростите не пулсации, което води до смесване на частиците. Ако движението на течността настъпва пулсиращ поток скорост причинява смесване на частиците, такова движение се нарича турбулентен.
В хидродинамиката, използва концепцията на настоящите редове. Опростява - линия на вектора на скоростта на потока. В стабилно движение на линии за течността и траекторията на движение на частиците течност съвпада с преходно - не съвпадат.
Повърхността, образуван от линиите на потока, преминаващ през затворен контур, наречена тръба ток; напълнен с течност ток тръба, - елементарен поток.
А визуално представяне на сегашните линии дават внимание самолети униформа крило въздушен поток. От фигура 3. се вижда, че на дъното на текущия ред не е силно изкривена, тъй като има увеличение в скоростта на потока е незначителен. В горната част на крилото е много по-силни промени на въздушния поток - това е компресиран и текущата скорост на линията е значително по-голяма, отколкото в потока.
Фигура 3. Фиг.4 равномерен поток през крило. Определяне на уравнение
въздушния поток. Бернули.
Опишете движението на течността е много по-трудно, отколкото да реши проблемите на хидростатиката, хидродинамиката толкова широко използване на приемственост уравнението и уравнението на Бернули.
Уравнението на приемственост изразява закона за запазване на масата и се използва под формата на:
тук # 965, скоростта на флуида, S - сечение на тока на тръбата, Q - обемен дебит. За да се формулира това право може да бъде, както следва: през всяко напречно сечение на тръба токът за единица време същото количество течност.
Един от най-важните уравнения на хидромеханика е била получена от Даниел Бернули (фигура 4). Той е първият, който описва движението на идеално несвиваем флуид (фрикционна сила между елементите на перфектно течност, както и между идеално течност и стените на съда са отсъства). Уравнение на Бернули е:
р + # 961; # 965; 2/2 + # 961; GH = конст,
където р - налягане на течността, # 961; - плътността, # 965; - скорост, г - земното ускорение и Н - височина, при която елементът е течност. Уравнение на Бернули изразява закона за запазване на енергията и състоянието на непрекъснатостта на идеална течност.
В това уравнение, всички термини имат измерение на натиск и, съответно, се наричат:
р - статично налягане;
# 961; # 965; 2/2 - динамично налягане;
# 961; GH - налягане тегло.
Може да се отбележи, че в отсъствието на уравнението на Бернули се трансформира в хидростатично формула скорост. Скоростта на промяна съгласно втория закон на Нютон, възниква под действието на сила, която действа върху течността - в този случай или тежестта или разлика в налягането, действащо върху обема на течащата течност.
Уравнението на Бернули две понятия:
# 961; # 965; 2/2 - кинетичната енергия на движеща се течност обем и единична # 961; GH - потенциалната енергия на течността за единица обем,
точно както в уравнението за запазване на енергията за материална точка. Специфична характеристика се проявява хидромеханика налягане в присъствието на р - спад на налягането в различни части на тръба поток причинява течност да премине към ускорение и затова в допълнение към формулата Бернули, кинетичните и потенциални енергии за единица обем на течността все още присъстват и кръвното налягане.
Следователно, ако тръбата (или тръба поток) е разположен така, че налягането в него остава постоянна, на Бернули уравнението за флуида само съвпада със закона за запазване на енергията на материал точка. Ако тръбата е проектиран така, че да не може да се вземе предвид промяната на височината ч (поради ниската плътност на веществото или малка промяна в това височина), в съответствие с приемственост уравнение на скоростта в тесните участъци от увеличенията на тръбите - по този начин, налягането няма да падне. Това е естествен резултат, тъй като скоростта на растеж (ускорение) може да бъде осигурена само поради разликата в налягането и точката, където висока скорост, налягането трябва да бъдат малки.
Бернули просто обяснява много явления, обсъждани в курс "Теория на кораба". Например, крило, което се увива около равномерен поток от вода, дори в отсъствието на ъгъл на атака, сила на повдигане. На съда достига паралелен курс прекалено близо един до друг, в качеството хидродинамична сила ги тласка заедно. Голям дебита на течността, създадено от бързото въртене на витлото на кораба, да доведе до кавитация. в състояние да унищожи неговите листа. Принципът на работа на изоставането на кораба, също въз основа на уравнение на Бернули, който позволява да се измери скоростта на флуида.
Свързани статии