Механика жидкости

1. 2.5 Гидродинамика

Гидродинамикой
называют
раздел
физики,
в
котором изучают вопросы движения несжимаемых
жидкостей и взаимодействие их при этом с твердыми
телами.
В жидкостях межатомные расстояния неизменны и
поэтому жидкость обладает неизменным объемом.
Жидкость принимает форму того сосуда, в который
она заключена.

2. 2.5.1 Давление в жидкости

Если в покоящуюся жидкость поместить тонкую
пластинку площадью S, то на нее действует сила F ,
которая направлена перпендикулярно пластине и
величина
F
p
S
называется давлением жидкости,
паскалях [Па], 1 Па = 1 Н/м2.
измеряется в

3.

Закон Паскаля: давление в любом месте покоящейся
жидкости
одинаково
по
всем
направлениям
и
передается по всему объему, занятому покоящейся
жидкостью.
Закон Архимеда: поскольку сила давления на нижние
слои жидкости больше, чем на верхние, то поэтому на
тело,
погруженное
в
жидкость,
действует
сила,
направленная вверх, выталкивающая тело, равная
весу вытесненной телом жидкости:
FA gV
где V - объем погруженного в жидкость тела.

4. 2.5.2 Уравнение неразрывности

Движение жидкости называется течением.
Течение
скорость
жидкости
движения
называют
стационарным,
жидкости,
со
временем
если
не
изменяется.
Для
стационарного
течения
жидкости
справедливо
уравнение неразрывности:
S1V1 = S2V2 = const,
где S1,S2 - сечения трубки, по которой течет жидкость,
V1,V2 - скорости течения жидкости в месте сечений S1
и S2.

5.

физический
смысл
произведения
SV
-
объем
жидкости, проходящей через сечение S за 1 с.

6. 2.5.3 Уравнение Бернулли

При стационарном течении жидкости для любого
сечения
трубки
тока
справедливо
уравнение
Бернулли:
V1
2
2
gh1 p1
V2
2
или
V 2
2
gh p const
2
gh2 p2

7.

ρ - плотность жидкости,
V - скорость течения в месте выбранного сечения,
g - ускорение свободного падения,
h - высота, на которой располагается выбранное
сечение,

8.

p
- статическое давление,
v 2 - динамическое давление,
2
ρgh – гидростатическое давление.
Статическое
давление
-
давление
жидкости
на
поверхность обтекаемого ею тела.
Гидростатическое давление – это давление столба
жидкости высотой h и поперечным сечением S на
нижнее основание столба:
жидкости.
Динамическое
давление
p = gh
—
, где ρ - плотность
это
дополнительное
давление, которое оказывает жидкость в направлении
своего перемещения за счет своего потока.

9.

Уравнение
сохранения
Бернулли
есть
энергии
выражение
закона
применительно
к
установившемуся течению жидкости.
Для горизонтальной трубки уравнение Бернулли
имеет вид
v2
2
p = const
Из уравнений следует, что при течение жидкости по
горизонтальной трубке, имеющей различные сечения,
скорость жидкости больше в местах сужения, а
статическое
местах.
давление
больше
в
более
широких

10. 2.5.4 Ламинарный и турбулентный режимы течения

Ламинарное
(слоистое)
течение
жидкости
-
вдоль
потока каждый выделенный слой скользит относительно
соседних,
не
наблюдается
перемешиваясь
при
с
небольших
ними.
Этот
скоростях
режим
движения
жидкости.
Турбулентное (вихревое) течение жидкости - когда
вдоль потока происходит интенсивное вихреобразование и
перемешивание жидкости.
При этом режиме течения
частицы жидкости приобретают составляющие скоростей,
перпендикулярные
течению
и
переходить из одного слоя в другой.
поэтому
они
могут

11.

Характер
течения
зависит
от
безразмерной
величины - числа Рейнольдеса
Re =
vd
h
где ρ - плотность жидкости, V - скорость жидкости,
d - характерный размер (например, диаметр трубы).
При Re < 1000 наблюдается ламинарное течение, а
при Re >1000 наблюдается турбулентное течение.