 |
Силы,действующие в жидкости. Понятие об идеальной ж-ти
|
|
|
|
Определение жидкости. Понятие о плотности и удельном весе.
Жидкость – непрерывная среда, частично или полностью сопротивляемая разрыву и обладающая св-вом текучести. Различают два вида жидкостей: жидкости капельные и жидкости газообразные. Капельные жидкости представляют собой жидкости в обычном, общепринятом понимании этого слова (вода, нефть, керосин, масло и.т.д.). Газообразные жидкости - газы, в обычных условиях представляют собой газообразные вещества (воздух, кислород, азот, пропан и т.д.). Кап ж-ти отличаются от газообр наличием поверхности раздела.
Одной из основных механических характеристик жидкости является ее плотность. Плотностью жидкости называют массу жидкости заключенную в единице объема.
Удельным весом называют вес единицы объема жидкости, который определяется по формуле:
γ= G/V (Н/м3)
С увеличением температуры удельный вес жидкости уменьшается.
G=m*g γ =ρ*g δ= ρ/ ρстанд-е(вода)
Дист. вода t=3,980С Давление: 760 мм.рт.ст.
Физические св-ва жидкости
1) Температурное расширение - относительное изменение объема жидкости при увеличении температуры на 1°С при Р = const. Характеризуется коэффициентом температурного расширения
Поскольку для капельных жидкостей коэффициент температурного расширения ничтожно мал, то при практических расчетах его не учитывают.
ρ t= ρ0/1+ β* Δt, где ρ t- плотность при нов температуре, ρ0- пл-ть при нач темп, Δt- перепад температур
P*V=R*T P/ρ=R*T, где Р- уд. давлен,Т- абс. температ,R- универс газ. Постоянная=287 Дж/кг*град ρ t= ρ0*Т0/Т
Изменение давления: ρр= ρ0/1- βр*ΔР, где ρр- пл-ть при нов давлен, ΔР - перепад давлен, βр- коэф объёмн сжатия
βр=1/V*dV/dP (м2/МН)
|
|
|
Газообразные ж-ти: ρр= ρ0*Р/Р0 ρ= ρ0*Т0/Т*Р/Р0
2) Кавитация-нарушение сплошности потока
3) Капиллярность-свойство жидкостей подниматься или опускаться ниже уровня в очень узких трубках, а именно если узкую (волосную, капиллярную) стеклянную трубку опустить в жидкость, смачивающую стекло (вода, спирт), то последняя поднимается в трубке выше уровня жидкости в сосуде; в трубке же, опущенной в несмачивающую стекло жидкость, последняя опускается ниже внешнего уровня.
Это обуславл силами сцепления,возник на границе ж-ти
Р=2G/r h=k/d
r - радиус образ выпуклости(вогнутости) d- диаметр трубки
вода +30
спирт +10 (коэф k)
ртуть -10
4) Вязкость- свойство жидкости сопротивляться скольжению или сдвигу ее слоев. Суть ее заключается в возникновении внутренней силы трения между движущимися слоями жидкости, которая определяется по формуле Ньютона
где S - площадь слоев жидкости или стенки, соприкасающейся с жидкостью, м2,
μ- динамический коэффициент вязкости, или сила вязкостного трения,
d /dy - градиент скорости, перпендикулярный к поверхности сдвига.
Отсюда динамическая вязкость равна
где τ - касательные напряжения жидкости, τ = T/S.
При течении вязкой жидкости вдоль твердой стенки происходит торможение потока, обусловленное вязкостью. Скорость уменьшается по мере уменьшения расстояния y от стенки. При этом при y = 0, скорость падает до нуля, а между слоями происходит проскальзывание, сопровождающееся возникновением касательных напряжений τ.
Профиль скоростей при течении вязкой жидкости вдоль стенки
Величина обратная динамическому коэффициенту вязкости (1/μ) называется текучестью жидкости.
Отношение динамического коэффициента вязкости к плотности жидкости называется кинематическим коэффициентом вязкости:
Величина ν (произносится "ню") равная 1см²/с называется стоксом (Ст), а 0,01 Ст - 1 сантистоксом (сСт).
|
|
|
Процесс определения вязкости называется вискозиметрией, а приборы, которыми она определяется вискозиметрами. Помимо оценки вязкости с помощью динамического и кинематического коэффициентов пользуются условной вязкостью - градусы Энглера (Е). Вязкостью, выраженной в градусах Энглера, называется отношение времени истечения 200 см³ испытуемой жидкости через капилляр d = 2,8 мм к времени истечения такого же объема воды при t = 20 С
Такой прибор называется вискозиметром Энглера. Для пересчета градусов Энглера в стоксы для минеральных масел применяется формула
Таким образом, для оценки вязкости жидкости можно использовать три величины, которые связаны межу собой
Способы оценки вязкости жидкости
Вязкость жидкости зависит от температуры и от давления. При повышении температуры вязкость жидкости уменьшается и наоборот. У газов наблюдается обратное явление: с повышением температуры вязкость увеличивается, с понижением температуры - уменьшается.
5) Растворимость газов в жидкостях характеризуется объемом растворенного газа в единице объема жидкости и определяется по закону Генри:
где VГ - объем растворенного газа; VЖ - объем жидкости; k - коэффициент растворимости; Р - давление; Ра - атмосферное давление.
Коэффициент k имеет следующие значения при 20 С: для воды 0,016, керосина 0,13, минеральных масел 0,08, жидкости АМГ-10 - 0,1. При понижении давления выделяется растворимый в жидкости газ. Это явление может отрицательно сказываться на работе гидросистем.
6) Испаряемость свойственна всем капельным жидкостям, однако интенсивность испарения неодинакова у различных жидкостей и зависит от условий в которых она находится: от температуры, от площади испарения, от давления, и от скорости движения газообразной среды над свободной поверхностью жидкости (от ветра).
Силы,действующие в жидкости. Понятие об идеальной ж-ти
-По месту: внешние и внутренние
-По хар-ру действия: поверхностные(распред по пов-ти объёма силы давлен,вязкости, трения про движен ж-ти, силы поверхностного натяжен)
Массовые(действуют на кажд частицу объёма ж-ти силы веса, инерции, центробежн силы)
Учёт сжимаемости и вязкости ж-ти значит усложняет формульровку и реш-е уравнений движения=>в гидр-ке исп-ют упрощ модели ж-ти
|
|
|
Идеальная ж-ть- невязкая, не сжимаемая ж-ть(иногда сжимаемая).
В гидр массовые силы часто представляют в виде единичн массовых сил.
|
|
|
