7. Полное давление в потоке идеальной жидкости. Метод измерения статического давления и скорости тока жидкости с помощью манометрических трубок.

полное давление у устоявшемся потоке жидкости постоянно вдоль всего потока жидкости.

Закон Бернулли записывают в виде формулы:

где

ρ – плотность жидкости

υ – скорость потока жидкости

h – высота которую занимает отдельный элемент жидкости

р – давление

сonst – напор, или полное давление, или интеграл Бернулли.

Измерение статического давления

Измерение статического давления через отверстие в стенке применяется не только для измерения скорости, но и для многих других целей. Так, например, часто требуется знать распределение давления вдоль поверхности обтекаемого тела. Для этой цели в модели тела (дирижабля, крыла самолета) делается ряд отверстий, которые последовательно соединяются с одним коленом манометра (при этом противодавление в другом колене, конечно, должно быть все время одинаковым). Можно также все отверстия присоединить одновременно к так называемому батарейному манометру, представляющему собой ряд сообщающихся трубок.

Расположение уровней жидкости в таком манометре сразу дает наглядное представление о распределении давления вдоль поверхности тела. хорошо известный опыт, поясняющий уравнение Бернулли для течения в трубе, сначала суживающейся, а затем опять расширяющейся. Дроссельный кран позволяет регулировать скорость, следовательно, и давление в трубе. Если кран открыть полностью, то в самом узком сечении давление настолько понижается, что становится меньше атмосферного. Это легко продемонстрировать, сделав отверстие в нижней части сечения и вставив туда трубку, опущенную в чашку со ртутью.

Заметим, что при таком опыте давление в расширяющейся части трубы получается меньше, чем это следует из уравнения Бернулли, что объясняется некоторой потерей энергии на трение. В суживающейся части, если только сужение происходит плавно (иначе образуются вихри), совпадение с теорией получается очень хорошее. Измерение разности давлений в широкой и узкой частях трубы переменного сечения может быть использовано для определения количества протекающей по трубе жидкости. Примеры распределения давления вдоль поверхности моделей корпуса дирижабля и крыла самолета

8. Понятия стационарного потока, ламинарное и турбулентное течение. Линии, поверхности тока(слои). Вязкость. Формула ньютона. Коэффициент вязкости. Ньютоновские и неньютоновские жидкости, примеры.

Под стационарным потоком я подразумеваю поток, скорость которого в любом месте жидкости никогда не изменяется. Жидкость в любой точке постоянно заменяется новой жидкостью, движущейся в точности таким же образом. Картина скоростей всегда выглядит одинаково, т. е. v представляет статическое векторное поле. Как в магнитостатике мы рисовали силовые линии, так и здесь можно начертить линии, которые всегда касательны к скорости жидкости. Эти линии называются «линиями тока». Для стационарного потока они действительно представляют реальные пути частиц жидкости. (В нестационарном потоке картина линий тока меняется со временем, однако в любой момент времени она не представляет пути частиц жидкости.)

Вязкость (внутреннее трение) - это свойство реальных жидкостей сопротивляться перемещению одной части жидкости относительно другой. При таком перемещении возникают силы внутреннего трения, которые направленны по касательной к поверхности слоев. Действие этих сил проявляется в том, что со стороны слоя, движущегося быстрее, на слой, движущийся медленнее, действует ускоряющая сила. Со стороны же слоя, движущегося медленнее, на слой, движущийся быстрее, действует тормозящая сила.

Существует два режима течения жидкостей. Течение называется ламинарным (слоистым), если вдоль потока каждый выделенный тонкий слой скользит относительно соседних, не перемешиваясь с ними, и турбулентным (вихревым), если вдоль потока происходит интенсивное вихреобразование и перемешивание жидкости (газа).

Ламинарное течение жидкости как правило наблюдается при небольших скоростях ее движения. Внешний слой жидкости, примыкающий к поверхности трубы, в которой она течет, из-за сил молекулярного сцепления прилипает к ней и остается неподвижным. Скорости последующих слоев тем больше, чем больше их расстояние до поверхности трубы, при этом наибольшей скоростью обладает слой, который движется вдоль оси трубы.

При турбулентном течении частицы жидкости приобретают составляющие скоростей, которые перпендикулярны течению, и они могут двигаться из одного слоя в другой. Скорость частиц жидкости быстро возрастает по мере удаления от поверхности трубы, затем изменяется незначительно. Так как частицы жидкости могут перейти из одного слоя в другой, то их скорости в различных слоях мало отличаются. Из-за большого градиента скоростей у поверхности трубы обычно происходит образование вихрей.

где - градиент скорости, характеризующий быстроту изменения величины скорости в направлении нормали к поверхности трущихся слоев; η- коэффициент пропорциональности, различных для разных жидкостей или газов определяющий их вязкие свойства и называемый коэффициентом динамической вязкости или просто вязкостью.

Физический смысл коэффициента вязкости ясен из формулы (1). Если положить градиент скорости 1=dv/dx и S = 1, то F=η, т.е. коэффициент динамической вязкости численно равен силе внутреннего трения, действующей на единицу площади соприкосновения слоев при градиенте скорости, равном единице. В СИ динамический коэффициент вязкости измеряется в Паскаль–секундах.

Неньютоновской жидкостью называют жидкость, при течении которой её вязкость зависит от градиента скорости/ Обычно такие жидкости сильно неоднородны и состоят из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры.((каша)))

Нью́тоновская жи́дкость (названная так в честь Исаака Ньютона) — вязкая жидкость, подчиняющаяся в своём течении закону вязкого трения Ньютона, то есть касательное напряжение и градиент скорости линейно зависимы. Коэффициент пропорциональности между этими величинами известен как вязкость(((вода)))