Предмет гидравлики Основные физические свойства жидкостей. Модели жидкой среды

Гидравлика – прикладная наука о законах движения, равновесия жидкостей и способах приложения этих законов к решению задач инженерной практики.

Жидость: 1.Капельная и газообразная. 2. Реальная и идеальная.

Основные физ.св-ва: плотность, давление, сжимаемость, температурное расширение, вязкость.

Плотность— это отношение массы к объему, занимаемому этой массой. (кг/м3).

Сжимаемость— свойство изменять объем при изменении давления.

К основным физическим свойствам жидкости относятся плотность, давление, сжимаемость, температурное расширение, вязкость.

Температурное расширение жидкости при нагревании хар-ся коэффициентом темп. расширения, который показывает относительное увеличение объема жидкости при изменении температуры на 1 С.

Вязкость жидкости — ее свойство оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) частиц жидкости. Силы, возникающие в результате скольжения слоев жидкости, называют силами внутреннего трения, или силами вязкости.

2.Физические свойства жидкости

плотность жидкости-определяет концентрацию в пространстве. P=M/W

М - масса,W - объём.

удельный вес жидкости. Под удельным весом жидкости (газа) понимается вес единицы объёма жидкости (газа):

где:G-вес, W-объем.

Связь между плотностью и удельным весом:

Вязкость- свойство жидкости сопротивляться относительному движению частиц, обусловливающее появление силы внутреннего трения между слоями жидкости, если последние имеют раз­личные скорости движения.Динам вязкост - сила, которая возникает на единице площади поверхности движущихся друг относительно друга слоев жидкости при градиенте скорости dn/dy = 1 (dn-разность скоростей перемещающихся слоев воды, dy - толщина слоя).

Коэффициентом кинематической вязкости называется отношение коэффициента динамической вязкости к плотности жидкости: .

Сжимаемость - свойство жидкости изменять свой объем под действием давления. Сжимаемость жидкости характеризуется коэффициентом объемного сжатия, который определяется по формуле

где V - первоначальный объем жидкости, dV - изменение этого объема, при увеличении давления на величину dP.

Величина обратная βV называется модулем объемной упругости жидкости:

При гидравлических расчетах сжимаемостью жидкости обычно пренебрегают.

2. Температурное расширение - относительное изменение объема жидкости при увеличении температуры на 1°С при Р = const. Характеризуется коэффициентом температурного расширения

Сопротивление растяжению. Особыми физическими опытами было показано, что покоящаяся жидкость иногда способна сопротивляться очень большим растягивающим усилиям. Но в обычных условиях такого не происходит, и поэтому считают, что жидкость не способна сопротивляться растягивающим усилиям.

Силы поверхностного натяжения - эти силы стремятся придать сферическую форму жидкости. направлены внутрь рассматриваемого объема перпендикулярно свободной поверхности жидкости.

Закон Архимеда.

Тело, погруженное в жидкость, испытывает со стороны жидкости суммарное давление, направленное снизу вверх и равное весу жидкости в объеме погруженной части тела.

Pвыт = ρжgVпогр

Способность плавающего тела, выведенного из состояния равновесия, вновь возвращаться в это состояние называется устойчивостью. Вес жидкости, взятой в объеме погруженной части судна называют водоизмещением, а точку приложения равнодействующей давления (т.е. центр давления) - центром водоизмещения.

m - метацентр, отрезок mC = h метацентрическая высота. Будем считать h положительным, если точка m лежит выше точки C

условия равновесия судна:

1) если h > 0, то судно возвращается в первоначальное положение;
2) если h = 0, то это случай безразличного равновесия;
3) если h<0, то это случай неостойчивого равновесия, при котором продолжается дальнейшее опрокидывание судна.