Законы гидродинамики

Основные законы гидродинамики

Законы гидродинамики

ВВЕДЕНИЕ

Изучение курса “Гидравлика” включает в себя работу с книгой, решение задач, проведение лабораторных работ, ответы на вопросы для самопроверки и выполнение контрольных заданий.

При изучении курса студент-заочник должен выполнить два контрольных задания. Первое – включает вопросы, на которые должны быть даны письменные ответы. Второе – решение задач.

Задания, оформленные в соответствии с правилами технического оформления контрольных заданий, студент должен выслать в университет для проверки. Только после защиты заданий и лабораторных работ студент допускается к аттестации по всему курсу.

УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

Прикладная механика жидкости и газа – инженерная дисциплина, рассматривающая основные задачи движения и равновесия жидкостей и газов в естественных и искусственных руслах, сооружениях и машинах.

Знание законов механики жидкости и газа необходимо для решения многих технических задач, возникающих при строительстве промышленных и гражданских сооружений, например, понижение уровня грунтовых вод при устройстве котлованов и глубоких выемок, отвод воды из котлованов; отвод дождевых и снеговых вод с городской территории, устройств водостоков; определение ветровой нагрузки на здания и сооружения; расчёт трубопроводов различного назначения (при устройстве водоснабжения, газоснабжения, вентиляции, отопления, канализации и пр.), расчёт отверстий дорожных труб и др.

Прикладная механика жидкости и газа является также базой для изучения ряда специальных дисциплин, таких как водоснабжение, канализация, отопление, вентиляция, газоснабжение, теплоснабжение и др.

Механику жидкости и газа изучают после математики, физики, теоретической механики и сопротивления материалов, но до прохождения специальных дисциплин.

Понимание законов механики жидкости и газа позволит студенту сознательно подойти к изучению специальных дисциплин и в значительной степени облегчит их усвоение, а в будущей инженерной деятельности даст возможность самостоятельно решать многие вопросы, непосредственно связанные с движением и равновесием жидкостей и газов.

Основные физические свойства жидкостей

Основные законы гидравлики те же, что в механике твердых тел: они основаны на законах движения Ньютона. Однако применение этих законов к задачам гидравлики отличается некоторыми особенностями из-за разницы между свойствами жидкостей и твердых тел. Поэтому изучение гидравлики целесообразно начать с определения и оценки основных свойств жидкостей.

Жидкости (в отличие от твердых тел) оказывают слабое сопротивление изменению своей формы, но в отличие от газов оказывают сильное сопротивление изменению своего объема. Сопротивление жидкостей изменению объема характеризуется коэффициентами температурного расширения βt и объемного сжатия βv (величина, обратная модулю упругости Е0).

В большинстве случаев, встречающихся в строительной практике, изменения объема воды, связанные с изменением давления и температуры, незначительны и ими можно пренебречь, считая удельный вес практически постоянным. В Международной системе единиц (СИ) удельный вес выражается в ньютонах на кубический метр (Н/м3).

Удельный вес воды при 40С равен γв4=9810 Н/м3=0,00981 Н/см3.

Коэффициент объемного сжатия βv в системе СИ выражается в метрах квадратных на ньютон (м2/Н), а модуль упругости Е0 – в паскалях (Па). При переводе единиц коэффициента объемного сжатия и модуля упругости можно пользоваться соотношениями: 1 кгс/м2=9,81Па; 1м2/кгс=0,102 м2/Н.

Сопротивление жидкостей изменению своей формы характеризуется вязкостью. При движении жидкости между отдельными слоями жидкости или частицами возникают силы трения, описываемые законом Ньютона. Кинематическая вязкость представляет собой отношение динамической вязкости к плотности жидкости.

В системе СИ динамическая вязкость имеет размерность [μ] = Па.с (паскаль-секунда), кинематическая — [ν] = м2/с. При температуре 200 ν = 10-6 м2/с.

Числовые значения удельного веса и вязкости воды в обычных условиях рекомендуется помнить наизусть.

Основные понятия и законы гидростатики

В этой теме изучают физические свойства жидкостей, поведение жидкостей в состоянии покоя, а также рассматривают методы определения давления жидкости на соприкасающиеся с ней тела. Прежде всего следует уяснить понятие о гидростатическом давлении и усвоить его основные свойства.

Не нужно путать давление, имеющее размерность напряжения, с суммарным давлением (давление на площадь конечных размеров), имеющим размерность силы.

Помимо тех единиц давления, которые в настоящее время широко используются на практике (физическая и техническая атмосфера, миллиметры ртутного и водяного столба), в СИ за единицу давления принято равномерно распределённое давление, при котором на 1 м2 приходится сила, равная 1 Н, т.е.: 1Н/м2=1 Па; 1кгс/м2≈0,1 МПа; 1 мм вод.ст.=9,81 Па.

Для усвоения единиц давления полезно решить несколько задач на определение величины гидростатического давления, выражая эту величину в различных размерностях. Особое внимание обратить на свойства гидростатического давления и основное уравнение гидростатики, которое имеет большое значение для решения многих практических задач и создания различных приборов и механизмов.

Важное практическое значение имеет вопрос о давлении жидкости на стенки (плоские и криволинейные). Здесь следует попрактиковаться в построении эпюр давления и обратить внимание на методы определения вертикальной и горизонтальной составляющих сил суммарного давления на криволинейные поверхности.

Большое значение для практики имеют также важнейшие законы гидростатики – законы Паскаля и Архимеда.

Основные законы гидродинамики

Наиболее важно для изучения всей практической гидравлики (движение в трубах и каналах, истечение из отверстий и др.) начинать эту тему с усвоения основных понятий о потоке жидкости и его элементах, о видах движения жидкости (установившееся и неустановившееся, равномерное и неравномерное, напорное и безнапорное и др.).

Затем следует перейти к усвоению уравнения Бернулли и уравнения постоянства расхода и неразрывности потока. Эти два уравнения являются главнейшими формулами гидравлики. С их помощью можно подойти к решению почти любой практически важной задачи гидравлики.

Особое внимание следует уделить выводу уравнения Бернулли, а также уяснению его физического (энергетического) и геометрического смысла. Следует обратить внимание на запись уравнения Бернулли в общем виде для элементарной струйки жидкости и для потока, для вязкой и невязкой жидкости.

Для улучшения усвоения физического смысла уравнения Бернулли и возможностей использования этого уравнения в практических расчетах необходимо решить несколько задач (особенно задачу о водомере Вентури) и выполнить лабораторные работы.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Источник: https://megalektsii.ru/s20004t2.html

Гидродинамика и биофизика кровообращения

Законы гидродинамики

Основные законы гидродинамики

Гидродинамика — раздел физики, изучающий движение жидкостей. Реология – область физики, которая изучает деформационные свойства и текучесть вещества.

Биофизика кровообращения основывается на законах гидродинамики и реологии

Уравнение неразрывности струи

Чтобы описать движение жидкости, можно отметить любые точки пространства и определить скорость (линейную скорость), с которой отдельные частицы жидкости проходят через каждую точку.

Если вектор скорости в каждой точке остается постоянным, то течение жидкости называется стационарным. Линии в движущейся жидкости, проведенные так, чтобы касательная к ним совпадала по направлению с вектором скорости, называются линиями тока.

Часть жидкости, ограниченная линиями тока, называется трубкой тока.

Выделим трубку тока, настолько узкую, чтобы скорость v в ее сечении S, перпендикулярном к оси трубки, была одинаковой по всему данному сечению (рис.4). Объем жидкости V, протекающий через каждое сечение за единицу времени t, называется объемной скоростью Q (не смешивать со скоростью):

Рис. 4. Трубка тока

Очевидно, что объемная скорость Q пропорциональна скорости течения жидкости ( линейной скорости) и площади поперечного сечения S:

Как известно, жидкость является практически несжимаемой. Если жидкость течет неразрывной струей, то величина Q в любом сечении трубки должна быть одинаковой:

Отсюда следует:

Это выражение представляет уравнение неразрывности струи. Смысл его заключается в том, что произведение скорости течения жидкости на площадь поперечно сечения трубки во всех сечениях одинаково.

Из этого уравнения следует, что скорость течения жидкости в любом сечении трубки обратно пропорциональна площади этого сечения:

В более широком сечении трубки скорость жидкости уменьшается, а в более узком увеличивается.

Данное уравнение выведено для трубки тока настолько узкой, что скорость течения жидкости во всех точках ее поперечного сечения можно считать одинаковой. Как будет показано ниже, в реальных трубках, достаточно широких скорость жидкости в разных точках сечения различна. Однако, если пользоваться величиной средней скорости, уравнение неразрывности струи сохраняет значение и в этих условиях.

Давление жидкости в трубках

Давлением Р называется сила F, приходящаяся на единицу площади поверхности S, на которую действует эта сила, и направленная перпендикулярно к данной поверхности:

Полное давление Рполн в движущейся жидкости, соответствует ее удельной энергии, то есть энергии, приходящейся на единицу объема. За счет этой энергии жидкость может совершать работу. Величина полного давления в любом сечении трубки, по которой течет жидкость, описывается уравнением, в которое входят три слагаемых:

В этом уравнении Рст — статическое давление, обусловленное силами

упругости жидкости. динамическое давление, которое зависит от скорости течения жидкости и ее плотности , — гидростатическое (гидравлическое)

давление, которое определяется плотностью жидкости и высотой h данного сечения трубки над условно выбранным уровнем.

Если жидкость течет по горизонтальной трубке, ее полное давление описывается более простым выражением:

Допустим, жидкость течет по горизонтальной трубке в направлении, указанном стрелкой (рис.5). Тогда о величине статического давления можно судить по высоте подъема жидкости в манометрической трубке 1, а о величине полного давления — в манометрической трубке 2. Разница между уровнями жидкости в этих трубках соответствует динамическому давлению.

Рст соответствует удельной потенциальной энергии жидкости, а — ее удельной кинетической энергии.

Рис.5. Измерение статического и динамического давления

в движущейся жидкости.

Если бы жидкость была лишена трения («идеальная жидкость»), ее энергия

не расходовалась бы на его преодоление, величина полного давления в любом сечении трубки оставалась бы постоянной.

Но реальная жидкость обладает внутренним трением, значение которого описано ниже. На его преодоление расходуется энергия жидкости, и поэтому величина полного давления снижается на протяжении трубки, по которой она течет.

При этом динамическое давление на отдельных участках трубки может уменьшаться, либо даже увеличиваться (за счет снижения статического давления).

Но их сумма (полное давление жидкости) не может ни оставаться неизменным, ни, тем более, увеличиваться по ходу трубки, а только снижаться, что вытекает из закона сохранения энергии.

Вязкость и внутреннее трение жидкости

Внутреннее трение жидкости обусловлено силами взаимодействия между ее молекулами. Проблему вязкости жидкости впервые исследовал Ньютон, который отметил «недостаточное скольжение» между ее частицами. В дальнейшем вместо этого выражения стали употреблять термин «вязкость».

Вязкость определяет реологические свойства жидкости. Эти свойства легче всего проследить на примере течения жидкости между параллельными пластинами, расстояние между которыми равно х (рис.6).

Пусть нижняя пластина закреплена, а верхняя движется с постоянной скоростью. Жидкость, находящаяся между пластинами и обладающая вязкостью, оказывает сопротивление этому «сдвигу». Поэтому необходимо, чтобы на верхнюю пластину действовала постоянная сила F.

При перемещении верхней пластины жидкость приходит в движение. Она движется так, что между пластинами создается определенное распределение скоростей. С наибольшей скоростью перемещается слой, прилегающий к верхней пластине.

Он увлекает за собой следующий слой, но с меньшей скоростью и т. д. В результате между пластинами возникает градиент скорости течения жидкости . Слой, который прилегает к нижней пластине, остается неподвижным.

Рис.6. Распределение величины скорости в слое жидкости при ее течении.

Сила, действующая, на верхнюю пластину, необходима для преодоления трения жидкости. Она равна по своей величине силе трения и описывается уравнением Ньютона:

В этом уравнении — градиент скорости, который описывает изменение скорости в направлении, перпендикулярном ее вектору. S — площадь поверхности пластин, т. е.

площадь взаимодействующих слоев жидкости, («эта») — коэффициент пропорциональности, который называется коэффициентом вязкости, или просто вязкостью.

Он численно равен силе, которую нужно приложить к подвижной пластине, если площадь ее равна единице, при градиенте скорости, также равном единице.

Источник: http://fiziku5.ru/uchebnye-materialy-po-fizike/gidrodinamika-i-biofizika-krovoobrashheniya

Лекция. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ГИДРОДИНАМИКИ

Законы гидродинамики

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫГИДРОДИНАМИКИ

1. Уравнениенеразрывности

Рассмотримустановившийся поток жидкости междуживыми сечениями 1 и 2(рис.1). Заединицу времени через живое сечение 1втекает в рассматриваемую часть 1-2объем жидкости

Рис.1

Q1= v1ω1

где ω1- площадь живого сече­ния 1;

v1- средняяскорость в том же сечении.

Через живое сечение2зато же время вытекает объем жидкости

Q2= v2ω2

где ω2- площадьживого сечения 2;

v2- средняяскорость в том же сечении.

Поскольку формачасти 1-2стечением времени не меняется, жидкостьнесжимаема и в ней невозможно обра­зованиепустот, объем втекающей жидкости Q1должен равняться объему вытекающейжидкости Q2.Поэтому можно написать

v1ω1= v2ω2 (1)

Это уравнениеназывается уравнением нераз­рывности.Из уравнения (1) легко находим

v1/ v2= ω2/ω1 (2)

т. е. средниескорости обратно пропорциональныплоща­дям соответствующих живыхсечений.

2. УравнениеДаниила Бернулли для частицы жидкости

Пусть частицажидкости (рис. 2) движется от точки 1 всечении А-Адо точки 2в сеченииВВ.Подсчитаемудельную энергию, которой обладаетчастица в точках 1и 2.Обозначимu1,p1скоростьчастицы и давление в точке

1скоординатой zlа u2,р2— скорость частицы и давление в точке2 с координатой z2.При этих обозначениях для частицы всечении А-А:

z1- удельная энергия положения; p1/ρg — удельная энергия давления;

u21/2g — удельная кинетическая энергия.

Рис.2.

Для частицы всечении В-В:

z2- удельная энергия положения; p2/ρg — удельная энергия давления;

u22/2g-удельная кинетическая энергия.

Полная удельнаяэнергия частицы в сечении А-А,очевидно,равна

z1+p1/ρg + u21/2g (3)

а в сечении ВВ

z2+p2/ρg + u22/2g (4)

Для частицыидеальной жидкости полная удельнаяэнергия остаётся постоянной величиной. Для частицы реальной жидкости трехчлен(3) больше трехчлена (4), так как на пути1-2частьэнергии израсходуется на преодолениеразличных сопротивлений. Эта частьудельной энергии называется потерейнапора и обозначается буквой h1-2.Тогда на основании закона о сохраненииэнергии можно написать

z1+p1/ρg + u21/2g=z2+p2/ρg + u22/2g+h1-2 (5)

Уравнение (5)называется уравнением Да­ниилаБернулли для частицы жид­кости. Всечлены этого уравнения имеют размерностьдлины, и поэтому его можно изобразитьграфически (рис 2).

Откладывая в каждойточке отрезка 1o-2oоси А последовательно координаты частицыжидкости z,высо­тыp/ρgи скоростныевысоты u2/2g,получимлинии 1-2,1'-2'и 1''-2''.

Линия 1-2 -это траектория движения частицы жидкости,линия 1'-2',называемаяпьезо­метрической линией, показывает изменение удельной потенциальнойэнергии z+p/ρg, а линия 1''-2'' — изменение полной удельнойэнергии частицы и носит название линииэнергии. Все эти линии в общемслучаебудут кривыми, причем линия энергииможет толькоопускаться, так какэнергия в направлении движенияуменьшается.

Проведя горизонтальнуюпрямую 1''-2''', получим для сечения В-Вотрезок 2″-2'»,которыйравен потере напора h1-2на пути 1-2,а вертикальныеотрезки между прямой 1″-2'»и линиейэнергии 1''-2'' представляют со­бойпотери напора на участке от сечения А-Адорас­сматриваемого сечения.

В заключениеотметим, что величины z+p/ρgи u2/2gможно измерить, поставив пьезометр П иизогнутую труб­ку П'(рис.2). Впьезометре Пжидкостьподнимается до пьезомет­рическойлинии, а в трубке П' — до линии энергии.Разность уровней в П и П' даст величинуu2/2g.

3. УравнениеДаниила Бернулли для потока

Уравнение ДаниилаБернулли легко распространить и напоток жидкости (рис. 3) при условии, чтов живых сечениях, для которых примененоэто уравнение, движение плавноизменяющееся.

Рассмотрим напорныйпоток 1-2(рис.3).Пусть жидкость движется от живогосечения 1 до живого сече­ния 2,а площадиэтих живых сечений равны ω1и ω2.Подсчитаем полную удельную энергиюпотока для сечения 1.

Рис.3

Удельнаяпотенциальная энергия жидкости во всехточках сечения 1-2 величина постояннаяи равна верти­кальному расстоянию отплоскости сравнения X(рис. 3) досвободной поверхности (до уровня)жидкости в пьезо­метре. Удельнуюпотенциальную энергию жидкости длясечения 1обозначим z1+p1/ρg.

Удельная кинетическаяэнергия жидкости, протекаю­щей черезживое сечение, может быть выражена черезсреднюю скорость при условии введениянекоторого коэф­фициента. Этоткоэффициент в гидравлике обозначаетсяа и называется коэффициентом Кориолиса.Следовательно, удельная кинетическаяэнергия для сечения равна α1v21/2g.

Таким образом,полная удельная энергия для сече­ния1 составляет

z1+p1/ρg+α1v21/2g (6)

Совершенноаналогично для сечения 2полнаяудельная энергия равна

z2+p2/ρg+α2v22/2g (7)

Для потока идеальнойжидкости полная удельная энергия потокаостаётся неизменной. Для реальнойжидкости трехчлен (6) больше трехчлена(7), так как на пути от сечения 1 до сечения2частьэнергии израсходуется на преодолениеразличных сопротивлений. Обозначаяпоте­рянную удельную энергию (потерюнапора) буквой h1-2можемнаписать

z1+p1/ρg+α1v21/2g=z2+p2/ρg+α2v22/2g+h1-2 (8)

Уравнение (8)называется уравнением Да­ниила Бернулли для потока. КоэффициентКориолиса α, представляющий собойотношение действительной кинетическойэнергии к кинетической энергии,вы­численной при условии движениявсех частиц в сечении с одной и той жескоростью. Опыты показывают, что αобычно изменяется в пределах от 1,03 до1,1.

Поскольку коэффициентα близок к единице, то очень частополагают α = 1, и тогда уравнение Бернуллидля потока принимает вид

z1+p1/ρg+v21/2g=z2+p2/ρg+v22/2g+h1-2 (9)

Следует отметить,что удельная потенциальная энергия z+p/ρgравна расстоянию от плоскости сравненияXдо уровняжидкости в пьезометре только в томслучае, когда давление в сеченииизменяется по гидростатическому закону.

Если же давление в сечении изменяетсяне по гидростатическому закону, тоудельная потенциальная энергия не равнарасстоянию от плоскости сравнения доуровня жидкости в пьезометре.

Так,например, если давле­ние по всемуживому сечению равно барометрическому(для всех точек живого сеченияманометрическое давле­ние р= 0), то в этомслучае удельная потенциальная энергияравна удельной энергии положения, т. е.расстоя­нию от плоскости сравнениядо центра тяжести потока. Для потока(рис.

3), так же как и для частицы, линия,показывающая изменение удельнойпотенциальной энер­гии z+p/ρgназывается пьезометрической линией, али­ния, показывающая изменение полнойудельной энер­гии, — линией энергии.

4. Уклоныгидравлическийи пьезометрический

Падение линииэнергии на единицу длины потокана­зывается гидравлическим уклономи обо­значается i.Падениепьезометрической линии на единицу длиныпотока называется пьезометрическимукло­ном. Обозначим пьезометрическийуклон iп.

Вчастном случае, при равномерном движении(рис.4), каждый участок потока находитсяв одинаковых условиях, и поэтому линия энергии и пьезометрическая линияпрямые.

Кроме того, при равномерномдвижении скорость потока во всех живыхсечениях постоянна, поэтому линияэнергии будет параллельна пьезометрическойлинии и пойдет выше ее на v2/2g.

Рис.4

По определениюгидравлический уклон при длине по­токаLвыразитсяформулой

i=h1-2/L=[(z1+p1/ρg+v21/2g)-(z2+p2/ρg+v22/2g)]/L (10)

Поопределению пьезометрический уклон:

iп=[(z1+p1/ρg)-(z2+p2/ρg)]/L

Кроме того, таккак при равномерном движениипьезо­метрическая линия и линияэнергии параллельны, то

i= in

Источник: https://studfile.net/preview/6318732/

Законы гидродинамики

Законы гидродинамики

Определение 1

Гидродинамика – это раздел науки, исследующий законы взаимодействия жидкостей и реальных газов с неподвижными и движущимися поверхностями, что предполагает рассмотрение условий и уравнений равновесия и движение веществ.

Рисунок 1. Закон Пуазейля. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Жидкость, в которой не появляются силы внутреннего трения при любом ее движении, называют в физике идеальной.

Другими словами, в идеальных элементах существуют только показатели нормального, постоянного давления, которые в основном определяются уровнем сжатия и температурой жидкости.

Модель наиболее подходящего вещества используют тогда, когда скорости изменения деформаций в жидкости крайне малы.

Давление в любой материальной точке покоящейся жидкости одинаково и равномерно во всех направлениях. Практическое использование гидродинамики чрезвычайно велико и разнообразно.

Гидродинамикой пользуются при моделировании самолетов и кораблей, расчете прочнейших трубопроводов, гидротурбин, насосов и водосливных плотин, при изучении морских течений и речных наносов.

Законы гидродинамики, которые составляют основу механических явлений, в значительной степени определяют характер течения тепловых и диффузионных процессов.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Замечание 1

Гидродинамические законы позволяют точно и преждевременно определять разность внутренних давлений, необходимую для дальнейшего перемещения определенного количества жидкости с установленной скоростью.

Уравнения Бернулли и постоянства расхода потока

Рисунок 2. Уравнение Бернулл. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Эти два уравнения являются мощной базой и главнейшими формулами гидродинамики. С их помощью возможно подойти к решению практически любой важной задачи во всех сферах науки.

Особое внимание необходимо уделить выводу уравнения Бернулли, а также уяснению его энергетического, физического и геометрического смысла.

Для улучшения усвоения и понимания данной формулы, а также возможностей ее использования в практических расчетах следует решить несколько задач и выполнить определенные лабораторные работы.

Определение 2

Произведение средней скорости потока идеальной жидкости на площадь неоднородного сечения при установившемся движении есть величина постоянная.

Уравнение неразрывности или постоянства потока является первым и основным законом гидродинамики, которое позволяет при секундном известном расходе установить скорость движения веществ в любом сечении потока и наоборот — точный расход жидкости при начальной скорости ее движения.

В свою очередь, уравнение Бернулли устанавливает тесную взаимосвязь скорости и давления в разнообразных средах одной и той же струи. Таким образом, обе формулы можно сформулировать следующим образом: сумма кинетической энергии и полный напор движущейся жидкости является главными параметрами движущейся жидкости.

Закон Пуазейля

Замечание 2

Закон Пуазейля представляет собой универсальную формулу для объемной скорости дальнейшего течения жидкости.

Он был создан экспериментально французским исследователем Пуазейлем, который изучал течение крови в кровеносных сосудах. Именно эту теорию часто называют одним из важнейших законов гидродинамики.

Закон Пуазейля непосредственно связывает объемную скорость течения идеальной жидкости с разностью внутреннего давления в начале и конце трубки как основной движущей силой потока, радиусом, вязкостью жидкости и длиной самой среды. Эту гипотезу зачастую используют в случае, если движение жидкости ламинарное.

Формула закона Пуазейля записывается следующим образом:

Такое положение показывает, что величина $Q$ всегда прямо пропорциональна разнице внутреннего давления $P_1 — P_2$ в начале и конце трубки. Если $P_1$ равняется $P_2$, тогда поток жидкости мгновенно прекращается.

Формула закона Пуазейля также показывает, что высокая вязкость жидкости приводит к:

  • автоматическому снижению объемного параметра направления жидкости;
  • весомым различиям объемной скорости веществ, протекающих через кровеносные сосуды;
  • к постепенному введению дополнительной величины — гидродинамического сопротивления.

Новые законы гидродинамики

Для более детального понимания турбулентности, как состояния равномерной среды, жидкости, газа, или их смесей, внутри которой формируются хаотические колебания скорости, давления, температуры и плотности, необходимо знать вновь открытые законы гидродинамики. Среди них теории галактик нашей Вселенной и образования планет.

Определение 3

Кинематическая и внутренняя вязкость водного или воздушного потока (внутреннее трение) — это характеристика реальных жидкостей, или газов, которые могут сопротивляться перемещению одной части элементов относительно другой.

При такой трансформации возникают определенные силы внутреннего трения, направленные исключительно по касательной к поверхности среды.

Пример 1

Например, новый закон энергетического потенциала материального тела, находящегося в пространстве, утверждает, что каждое физическое вещество (молекула воздуха или воды), которое будет находиться в разных пространствах, будет обладать разным коэффициентом энергии. Однако следует помнить, чтобы перенести любое тело из одной среды в другую, необходима работа, которая будет прямо пропорциональна полученной энергии, выделенной из иной среды.

При решении конкретной задачи в гидродинамике используют основные методы и законы механики, учитывая общие свойства идеальных жидкостей, получают правильное решение, позволяющее точно определить давление, скорость, и касательную напряжения в любой точке занятого элементом пространства. Это даёт уникальную возможность рассчитать силы взаимодействия между твердым телом и жидкостью. Из нового закона стало понятно, что даже при ламинарном движении частиц в реке каждый слой водного потока испытывает серьезные потери в работе, силе и энергии.

Если такой процесс проходит по переменному, нестабильному сечению горизонтальной трубы желательно учитывать еще общие потери в переменном сечении, которые включают:

  • потери мощности водного потока в ходе перемещения каждого слоя;
  • температурные убытки внутри водного потока;
  • потери энергии водного потока на движение каждого слоя;
  • потери времени на перемещение каждого слоя водного потока;
  • потери от физических свойств и кинематической силы жидкости.

Для точного и быстрого расчета водного потока, перемещающегося по переменному сечению трубопровода или устью реки, в гидродинамике был выведен второй закон Белашова, который устанавливает момент силы для дальнейшего движения одного потока или любой жидкой смеси.

Данные законы полностью соответствуют размерным единицам существующих физических величин и по ним возможно легко вычислить перемещение газовой смеси или воздушного потока, где на практике необходимо заменить плотность среды на плотность веществ, при этом все указанные выше потери будут выражены в Ньютонах.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/mehanika_sploshnyh_sred/zakony_gidrodinamiki/

Booksm
Добавить комментарий