Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика Grid Systems Силы действующие

Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика Grid Systems Силы, действующие в жидкости. Понятие о кавитации. Капиллярность. Математические модели жидкости. Гидростатика. Гидростатическое давление и его свойства. Уравнение Эйлера для равновесного состояния жидкости. Назарова М. Н. Санкт-Петербург

Силы, действующие в жидкости Жидкость в гидравлике рассматривается как непрерывная среда, заполняющая пространство без пустот и промежутков, т. е. как континуум. Это позволяет отвлечься от молекулярного строения вещества и считать, что даже бесконечно малые объемы жидкости содержат бесконечно большое число молекул.

Силы, действующие в жидкости Вследствие текучести жидкости в ней не могут действовать сосредоточенные силы, а возможно лишь действие сил, непрерывно распределенных по ее объему (массе) или по поверхности. Таким образом, силы, действующие на рассматриваемые объемы жидкости и являющиеся по отношению к ним внешними, разделяют на массовые (объемные) и поверхностные.

Силы, действующие в жидкости Два класса сил, действующих на частицы движущейся или покоящейся жидкости: · объемные (массовые) силы - действуют на каждую частицу, находящуюся в рассматриваемом объеме. Объемные (массовые) силы пропорциональны массе жидкого тела, для однородных жидкостей, - его объему Примерами таких сил являются силы тяжести, инерции, электростатические и т. п. ; · поверхностные силы - действуют на элементы поверхности, ограничивающей выделенный объем. К ним относят силы давления и трения, обусловленного вязкостью жидкости.

Силы, действующие в жидкости Пусть на плоскую поверхность площадью S под произвольным углом действует сила R (рисунок 1. 1). Силу R можно разложить на тангенциальную Т и нормальную F составляющие. Рис. 1 В общем случае поверхностная сила ΔR, действующая на площадке ΔS, направлена под некоторым углом к ней, и ее можно разложить на нормальную ΔP и тангенциальную ΔT составляющие (рис. 1). Первая, если она направлена внутрь объема, называется силой давления, а вторая – силой трения.

Силы, действующие в жидкости Как массовые, так и поверхностные силы в гидромеханике рассматривают обычно в виде единичных сил, т. е. сил, отнесенных к соответствующим единицам. Массовые силы относят к единице массы, а поверхностные - к единице площади. Так как массовая сила равна произведению массы на ускорение, то единичная массовая сила численно равна ускорению.

Силы, действующие в жидкости Единичная поверхностная сила, называемая напряжением поверхностной силы, как и всякая сила, раскладывается на нормальное и касательное напряжения. Нормальное напряжение, т. е. напряжение силы давления, называется гидромеханическим давлением или просто давлением и обозначается буквой p. Если сила давления ΔP равномерно распределена по площадке ΔS, то это есть среднее давление и определяют по формуле

Силы, действующие в жидкости В общем случае давление в данной точке равно пределу, к которому стремится отношение силы давления к площади, на которую она действует, при стремлении величины площадки к нулю, т. е. при стягивании площадки в точку:

Силы, действующие в жидкости Если давление отсчитывается от нуля, то оно называется абсолютным, а если отсчитывается от атмосферного, то его называют избыточным или манометрическим. Следовательно Pабс=Pа+Pизб

Силы, действующие в жидкости За единицу давления в международной системе единиц (СИ) принято равномерно распределенное давление, при котором на площадь 1 м 2 действует сила 1 ньютон, т. е. 1 н/м 2 = 1 Па. В технике продолжают применять внесистемную единицу – техническую атмосферу. 1 атм. = 1 к. Г/см 2 = 9, 81* 104 Па

Силы, действующие в жидкости Касательное напряжение в жидкости, т. е. напряжение трения, обозначается буквой и выражается подобно давлению пределом

Силы, действующие в жидкости Единицей измерения касательных напряжений в системе СИ является паскаль (Па) – ньютон, отнесенный к квадратному метру (1 Па = 1 Н/м 2). Нормальная сила F называется силой давления и вызывает в жидкости нормальные напряжения сжатия, которые определяются отношением p = F/S. (1. 1)