1. Определение гидравлики. Основные понятия и определения. Сплошная среда.
Гидравликой называется прикладная наука, занимающаяся изучением законов покоя и движения жидких тел и рассматривающая способы приложения этих законов к решению конкретных технических задач.
Основные понятия и определения гидравлики:
Жидкость – физическое тело, обладающее большой подвижностью частиц, которая объясняется слабой связью между молекулами. Поэтому жидкости легко изменяют свою форму, т.е. легко деформируются, не дробясь на части, под действием сил самой незначительной величины или, другими словами, обладают текучестью при приложении к ним незначительных сил сдвига. Жидкость не имеет своей формы, но принимает форму сосуда, в котором она находится.
Все жидкости делятся на капельные и газообразные. Таким образом, под это определение попадают и газы, которые, в отличие от жидкостей в общепринятом смысле этого слова (или капельных жидкостей), называются «упругими» жидкостями.
Капельная жидкость имеет объем, и если объем меньше объема сосуда, то жидкость занимает часть объема сосуда и образует свободную поверхность. В отличие от капельных жидкостей газы, как упругие жидкости, не имеют своих определенных формы и объема. Они всегда занимают весь объем сосуда, в котором находятся.
Жидкости отличаются от твердых тел тем, что они обладают такими свойствами, как адгезия, удельный вес, поверхностное натяжение и упругость насыщенного пара.
2) Идеальная жидкость – жидкость, которая не сжимается под действием давления, не изменяет плотности при изменении температуры и не обладает вязкостью.
3)
Сплошная
среда
–
жидкость без пустот, разрывов и трещин,
диаметр частиц больше длины свободного
пробега молекул
.
Модель сплошной среды позволяет применять
для анализа такой мощный математический
аппарат, как дифференциальное и
интегральное исчисление.
2. Основные физические свойства жидкостей.
1) Плотность ρ- это масса единицы объема жидкости (кг/м3): ρ = m / V.
2) Удельный вес - называется вес единицы объема этой жидкости (Н/м3): = G / W
G - вес жидкого тела, [H]; W - объем, [м3].
Между плотностью и удельным весом существует связь: = ρ∙g
3) Коэффициент объемного сжатия w (Па-1) - это относительное изменение объема жидкости при изменении давления на единицу:
где W - изменение объема W; - изменение плотности , соответствующие изменению давления на величину p. 4) Модулем упругости жидкостей Eж - величина, обратная коэффициенту объемного сжатия (Па): Еж=1/ w ;
5) Коэффициент температурного расширения t (0С)-1, выражает относительное изменение объема жидкости при изменении температуры на один градус: t = W/(W∙t);
6) Вязкость - свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой. Вязкость проявляется только при движении жидкости и сказывается на распределении скоростей по живому сечению потока.
В практике для характеристики вязкости жидкости чаще применяют коэффициент динамической вязкости µ, и коэффициент кинематической вязкости (м2/с). Коэффициентом кинематической вязкости (м2/с) называется отношение коэффициента динамической вязкости к плотности жидкости: =µ / ρ. Динамическая вязкость определяется по формуле Пуазейля: µ = (π∙P∙T∙r4)/(8∙l∙V). Вязкость жидкости зависит от рода жидкости, от температуры и от давления.