|
|
Тиск рідини на плоску стінку
Тиск, що утворює рідина у будь-якій точці відкритої судини, залежить від глибини занурення h цієї точки й густини рідини r і може бути визначений з рівняння:
Р = rgh (1.57)
Рівняння (1.57) є рівнянням прямої лінії, тому епюра розподілу тиску рідини на плоску стінку буде являти собою трикутник авс (рис.13 а). У закритій судині з надлишковим тиском на вільній поверхні Р0 тиск у будь-якій точці рідини визначається з рівняння:
Р = Р0 + rgh (1.58)
Рис.13. До розрахунку тиску рідини на стінки судини.
Епюра розподілу тиску буде являти собою трапецію авсd (рис. 13 б). Повна сила тиску на плоску стінку дорівнює гідростатичному тиску у центрі тяжіння стінки, помноженому на її площу S:
F =(р0 + rghц..)S (1.59)
де hц – відстань до центру тяжіння. У випадку відкритої судини P0 = 0 і тоді повна сила тиску буде F =rghц.S (1.60)
Точка прикладення сили F, яка називається центром тиску, лежить завжди нижче центру тяжіння стінки. Величину відрізку lц.т., який характеризує положення центру тиску (рис. 13 в), визначають на основі теореми про рівність моменту рівнодіючої сили сумі моментів складаючих сил:
де lц. – відстань від центру тяжіння до вільної поверхні рідини; Iц.- момент інерції відносно горизонтальної осі, яка проходить через центр тяжіння; S - площа стінки. (1.61) можна записати так:
де е – ексцентриситет, який показує, наскільки центр тиску зміщений вниз від центра ваги. Точка на змоченій частині плоскої стінки, через яку проходить лінія дії сили гідростатичного тиску на цю частину стінки, називається центром тиску. Тиск рідини на криволінійну циліндричну стінку Для циліндричної криволінійної поверхні сила тиску F може бути отримана як геометрична сума вертикальної й горизонтальної складових (рис. 14):
Горизонтальна складова Fх повної сили тиску на циліндричну криволінійну стінку дорівнює силі тиску рідини на вертикальну проекцію цієї стінки.
Fх=rghц.т.Sверт. (1.64)
де Sверт.- вертикальна проекція криволінійної стінки, що розглядається; hц.т – глибина занурення центру тяжіння цієї проекції. Вертикальна складова Fz повної сили тиску на циліндричну криволінійну стінку дорівнює вазі рідини в об’ємі тіла тиску:
Fz=rgV=G (1.65)
Тілом тиску називається об’єм рідини, обмежений зверху вільною поверхнею, знизу – криволінійною поверхнею змоченої рідини, що розглядається, з боків – вертикальною поверхнею, проведеною через периметр, що обмежує стінку. Вагу тіла тиску треба вважати від’ємною, якщо об’єм буде з боку стінки, яка не змочується. Напрям повної сили тиску F визначається кутом a. Точку прикладення повної сили F визначають так: горизонтальна складова Fх повинна проходити через центр тяжіння епюри гідростатичного тиску на вертикальну проекцію заданої поверхні, вертикальна складова Fz повинна пройти через центр тяжіння тіла тиску М. Вектор повної сили тиску повинен пройти через точку К перетину напрямків Fх і Fz під кутом a до горизонту. Точка N перетину вектору повної сили F з криволінійною поверхнею й буде шуканим центром тиску. ГІДРОДИНАМІКА
Гідродинаміка – це розділ гідравліки, в якому вивчаються закони руху рідини і використання цих законів для розв’язання інженерних задач.
Основні характеристики руху рідини
Швидкість і витрата
Розглянемо рух рідини у трубі постійного перерізу. Основними характеристиками є швидкість і витрати рідини. Витратою називається кількість рідини, що протікає через переріз потоку за одиницю часу. Розрізняють об’ємну витрату Q (м3/с) і масову витрату G (кг/с). В різних точках живого перерізу труби швидкість частинок рідини неоднакова - біля осі труби вона максимальна, а біля стінок мінімальна. Тому користуються не дійсною, а фіктивною, або середньою, швидкістю, яка віднесена до площі перерізу труби S.
Масова швидкість пов’язана з об’ємною швидкістю залежністю
де масова швидкість
2.1.2. Сталий і несталий рух
Сталим називають потік, у будь-якій точці простору якого швидкість не змінюється з часом. Він характерний для безперервно працюючого обладнання. Несталі умови руху характерні для періодичних процесів, при зупинках, пусках або зміні режиму роботи обладнання. Для характеристики зміни будь-якого параметру у часі при переміщенні об’єкту в просторі використовують субстанціональні похідні.
Моделі руху рідини
При вивченні руху рідини найбільшого поширення набула струминна модель, що базується на поняттях, що розглядаються нижче.
а б Рис. 15. До пояснення струминної моделі руху рідини:
а – лінія течії; б – трубка течії.
Лінією течії називається така лінія у рухомій рідині, у кожній точці якої в даний момент часу вектор швидкості є дотичним до напрямку руху рідини (рис.15 а). Лінія течії – миттєва характеристика руху. Траєкторія – це шлях, який проходить частинка рідини за певний проміжок часу. Лінія течії і траєкторія співпадають лише у сталому русі рідини. Якщо у рухомій рідині провести замкнутий контур, що обмежує елементарну площу dS, то лінії течії, проведені через точки цього контуру, утворять трубку течі (рис.15 б). Оскільки бокова поверхня трубки течії утворена лініями течії, то масообмін через цю поверхню відсутній. Трубка течії, представлена у вигляді пучка ліній течій, називається елементарною струминкою. Коли рух несталий, а місце положення і форма елементарних струминок безперервно змінюється, усі ліній течії елементарної струминки вважаються перпендикулярними до елементарної площі dS її поперечного перерізу. Властивості елементарної струминки при сталому русі рідини: 1. Нормальні перерізи елементарної струминки малі, але неоднакові по довжині, тобто dS1 ¹ dS2, а це говорить за те, що лінії течії уздовж елементарної струминки можуть згущуватись або розріджуватись. 2. Швидкості руху рідини в усіх точках перерізу елементарної струминки можна вважати однаковими. 3. Кількість рідини, що проходить по елементарній струминці за одиницю часу (витрата елементарної струминки), постійна по усій її довжині.
dQ = w1dS1 = w2dS2 = const (2.4)
де w1, w2 – швидкості руху рідини у поперечних перерізах елементарної струминки з площинами dS1 і dS2.
  Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...  ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...  Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
а
б
в
(1.61)
(1.62)
(1.63)
Рис. 14. Тиск рідини на криволінійну поверхню.
, 
(2.1)
(2.2)
(2.3)
