ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Элементы гидродинамики из "Процессы и аппараты нефтегазопереработки Изд2" Гидродинамика изучает законы движения жидкостей в трубопроводах, открытых руслах (каналах), в пористой среде и т. д. В отличие от гидростатики в гидродинамике при изучении движения жидкости кроме величины давления необходимо знать также скорости жидкости в различных точках пространства, которые в ряде случаев могут изменяться со временем (не-установившееся движение). Если скорости и давления в различных точках пространства, заполненного движущейся жидкостью, не зависят от времени, то движение жидкости будет установившимся. [c.34] Для теоретического анализа движения жидкости поток жидкости рассматривают состоящим из элементарных струек. В ряде случаев жидкость считают лишенной вязкости (идеальная жидкость) и имеющей постоянную плотность. [c.34] Каждая частица жидкости описывает при своем движении некоторую пространственную кривую, называемую траекторией движения частицы. [c.34] Совокупность частиц, находящихся в данный момент на одной траектории, образует линию тока. [c.34] Линии тока соответствуют полю скоростей в данный момент времени. Следовательно, при установившемся движении частицы жидкости будут перемещаться вдоль постоянных линий тока, т. е. траектория отдельной частицы и линия тока в этом случае будут совпадать. [c.34] отстоящих на расстоянии AL одна от другой (рис. 1-7). В каждой точке построим вектор скорости т движения жидкости в рассматриваемой точке. Получим в пространстве ломаную линию АВСПЕРО, стороны которой совпадают с направлениями векторов скорости частиц жидкости, находящихся в данный момент в точках А, В, С, О, Е, Р, С при АЬ— -0 указанная ломаная линия превратится в кривую линию, которая и является линией тока. [c.34] Таким образом, скорости всех частиц жидкости, находящихся в данный момент на рассматриваемой линии тока, касатель-ны к ней. [c.34] Так как поперечное сечение элементарной струйки АР достаточно мало, в различных точках сечения струйки скорости принимаются одинаковыми. Вдоль струйки скорости изменяются вследствие изменения величины поперечного сечения (см. рис. 1-8). [c.35] В общем случае частицы жидкости совершают в потоке сложное движение, складывающееся из поступательного и вращательного движений относительно мгновенной оси. [c.35] Расход жидкости, средняя скорость, уравнение неразрывности потока. Чтобы охарактеризовать движение потока жидкости, вводят понятие о площади живого сечения потока, под которой донимают площадь сечения потока, проведенную перпендикулярно к направлению линий тока. [c.35] Поток жидкости может двигаться внутри канала, ограниченного твердыми стенками, заполняя все его сечение или только часть (живое сечение меньше сечения канала). В первом случае мы имеем дело с так называемым напорным движением жидкости, во втором — с безнапорным (рис. 1-9). При безнапорном движении жидкости возникает граница раздела между движущейся жидкостью и пространством над ней. Часть периметра живого сечения, соприкасающаяся с движущимся потоком, называется смоченным периметром. [c.35] Нетрудно установить, что для круглого трубопровода Ггидр = = /4, а гидр = й, тогда как г = й/2, где й и г — диаметр и радиус трубопровода. [c.35] При АР— 0 получим истинную скорость в данной точке поперечного сечения потока. Из уравнения (1-51) следует, что расход для. элементарной струйки равен произведению площади поперечного сечения на скорость жидкости в этом сечении. Для потока, представляющего собой множество элементарных струек, общий расход Q можно выразить как сумму расходов элементарных струек, составляющих поток жидкости, т. е. [c.36] В общем случае скорость п) зависит от положения струйки в поперечном сечении потока, и для использования уравнения (1-52) необходимо знать закон распределения скоростей. [c.36] Если рассматривают изменение скорости и других параметров потока только вдоль его оси, то движение называется одномерным. Когда же учитывают изменение скоростей, давлений и других параметров по двум или трем координатным осям, движение жидкости называется соответственно двумерным (плоским) и трехмерным (пространственным). [c.37] Уравнение (1-54) называется уравнением неразрывности. [c.37] Работа сил, действующих на рассматриваемый объем жидкости, складывается из работ силы тяжести и сил давления. [c.38] Второе слагаемое взято со знаком минус, так как направление перемещения противоположно действию силы тяжести. [c.38] Работа сил давления Ai складывается из работы сил давления, действующих на боковую поверхность рассматриваемого объема, и работы сил давления, действующих по нормали к сечениям струйки. Очевидно, что первая составляющая равна нулю, так как силы давления на боковую поверхность нормальны к направлению перемещения. Поэтому работа Аг определяется работой сил давления, действующих на торцовые сечения, т. е. [c.38] Работа сил давления paAFs взята со знаком минус, так как направление действия этой силы противоположно направлению перемещения. [c.39] Вернуться к основной статье