Механика жидкости и газа. Гидростатика презентация

Силы, действующие в сплошной среде, делят на 2 группы:

распределенные по объему – массовые силы,
распределенные по поверхности – поверхностные силы.

Давление представляет собой физический скаляр.

Единица гидростатического давления - паскаль: 1Па =1Н/м2

Единицы измерения давления в технике:
атмосфера: 1атм = 98066,5 Па ≈ 100 кПа,
миллиметр ртутного столба: 1мм.рт.ст. =98066,5 Па/760 = 129 Па.

– давление в центре тяжести

Центр давления лежит ниже центра тяжести площадки.

Задача 1. Гидростатика

Центр тяжести прямоугольника С1 точка пересечения диагоналей.
Центр тяжести треугольника С2 точка пересечения медиан.
На схеме покажем координатные оси.

При одномерном установившемся движении основные уравнения гидродинамики могут быть существенно упрощены.

Δh12 – удельная мощность внутренних сил на участке 1–2, или потеря полного
напора (гидравлические потери).

2.1. Основные уравнения динамики
одномерных стационарных течений

Природа гидравлических сопротивлений достаточно сложна.
Они зависят от сил внутреннего и внешнего трения, от геометрии твердых границ. Их теоретическое исследование слишком сложно, поэтому на практике пользуются экспериментальными данными.
Гидравлические потери самым существенным образом зависят от режима течения жидкости.

Иначе потери полного напора называют гидравлическими сопротивлениями.

Режимы движения жидкости:
Ламинарный – режим, при котором частицы жидкости движутся слоями,
без перемешивания.
Турбулентный – режим с беспорядочным перемешиванием жидкости.

где v – средняя скорость, μ – коэффициент динамической вязкости,
d – характерный размер (гидравлический диаметр сечения)

Размерность коэффициента вязкости:
динамического [μ] = Н·с/м2,
кинематического [ν] = [μ /ρ] = м2/c.

Определить давление p1, необходимое для обеспечения заданного расхода Q, а также построить графики пьезометрического и скоростного напоров.

1

1

2

2

Потери напора по длине определяют по формуле Дарси:

Потери напора в местных сопротивлениях вычисляют по формуле Вейсбаха:

Определим режим движения жидкости на каждом участке .

Для стальных бесшовных новых труб (по табл. П.2.1)δ = 0,014 мм = 0,014·10-3 м.

Для удобства вычислений диаметр перевели в мм: d1= 0,04 м = 40 мм.

Задача 2. Динамика реальной жидкости

Коэффициент сопротивления на входе в трубопровод (табл. П2.2): ξвх = 0,5

Коэффициент сопротивления на внезапное расширение (табл. П2.2):

Коэффициент сопротивления диффузора:

, где α – угол конусности

Задача 2. Динамика реальной жидкости

Общие потери напора:

Все скоростные напоры:

Задача 2. Динамика реальной жидкости

Задача 2. Динамика реальной жидкости

где μ, φ – коэффициенты скорости и расхода, значения
которых приведены в таблице;
S – площадь отверстия;
H – геометрический напор над центром тяжести отверстия; p1 – давление на свободной поверхности жидкости;
p2 – давление в среде, в которую происходит истечение

где ε – коэффициент сжатия струи, равный отношению площади струи в сжатом сечении к площади отверстия.

где ΔH – разность уровней.

В зависимости от формы насадки делятся на
цилиндрические: внешние и внутренние (а,б),
Конические: сходящиеся и расходящиеся (в,г).

Значения коэффициентов сжатия струи, скорости и расхода
Таблица 4.

Дано:

(Для другой схемы для первого отверстия Н = Н2, для второго Н = Н3)

Тогда