- •Определение науки «гидравлика». Понятие жидкости
- •Основные физические свойства
- •Плотность
- •2.2.Вязкость
- •Способность жидкости менять свой объем
- •Примеры
- •3.1.2. Метод Эйлера
- •3.2. Потенциальное и вихревое движения жидкости
- •3.3. Установившееся и неустановившееся течения жидкости
- •3.4. Линия тока и траектория движения
- •Трубка тока, элементарная струйка
- •Уравнение расхода для элементарной струйки
- •Расход жидкости через сечение конечных размеров
- •Закон сохранения массы. Уравнение неразрывности
- •Основные уравнения движения реальной и идеальной жидкостей
- •4.1. Уравнение движения реальной (вязкой) жидкости Навье-Стокса
- •Уравнение движения Эйлера для идеальной жидкости
- •Основы гидростатики
- •5.1. Основные сведения
- •Гидростатическое давление
- •Основное уравнение гидростатики
- •Давление и поверхность уровня при абсолютном покое
- •5.5. Относительный покой жидкости
- •5.6. Сила давления жидкости на криволинейную поверхность
- •Уравнение бернулли
- •6.1. Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости
- •6.2. Уравнение Бернулли для элементарной струйки вязкой жидкости
- •6.3. Уравнение Бернулли для всего потока
- •Движение жидкостей в трубопроводах
- •Режимы движения жидкости
- •7.2. Основные формулы для расчета потерь за счет трения.
- •Местные гидравлические сопротивления
- •8. Гидравлический расчет истечения жидкостей
- •8.1. Общая характеристика истечения
- •8.2. Истечение жидкости из отверстия в тонкой стенке
- •8.3. Истечение при переменном напоре
- •8.4. Истечение жидкости через насадки
- •8.5. Зависимость коэффициентов истечения от числа Рейнольдса
- •8.6. Вакуум в цилиндрическом насадке
- •8.7. Практическое применение насадков
- •9. Перекачка жидкости по трубам
- •9.1. Классификация трубопроводов
- •9.2. Система уравнений и задачи гидравлического расчета трубопроводов
- •9.3. Метод расчета простых трубопроводов
- •9.4. Методики расчета сложных трубопроводов
- •10. Основы теории подобия, моделирования и анализа размерностей
- •10.1. Основные положения
- •10.2. Законы механического подобия
- •10.2.1. Геометрическое подобие
- •10.2.2. Кинематическое подобие
- •10.2.3. Динамическое подобие
- •10.3. Гидродинамические критерии подобия
- •11. Некоторые сведения о роли гидравлики в нефтегазовом деле
-
Основные физические свойства
РЕАЛЬНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
Многие свойства жидкостей изучаются в общей физике, а не в гидравлике. Гидравлика, представляет собой особый раздел профессиональной физики и занимается вопросами механики жидкости.
-
Плотность
Одним из основных свойств жидкости является плотность.
Как известно из общей физике, плотностью называют отношение массы жидкости к ее объему, т. е.
, a (2.1)
где , – изменение массы и объема жидкости. Размерность плотности
.
Единицами измерения плотности являются: кг/м3 в системе СИ и кгсc2/м4 в технической системе.
Введем обозначение:
, (2.2)
где G – есть вес жидкости, – вес единицы объема жидкости (ранее эту единицу называли «удельным весом» или «объемным весом»). Размерность удельного веса
.
Единица измерения удельного веса в системе СИ Н/м3.
Удельный вес и плотность жидкости связаны следующим соотно-шением:
, (2.3)
где g – ускорение свободного падения.
2.2.Вязкость
Между слоями жидкости, движущимися со скоростями, отличающимися друг от друга на величину du, возникает касательное напряжение :
, (2.4)
где – сила трения , S – площадь соприкасающихся слоев.
Свойство жидкости, обусловливающее возникновение в ней при ее движении касательных напряжений («напряжений трения»), называется вязкостью.
Величинами, которые могут оценить это свойство, являются коэффициент динамической вязкости ) и коэффициент кинематической вязкости , связанные между собой соотношением . Вязкость жидкости очень слабо зависит от давления и сильно зависит от температуры. Для капельной жидкости с повышением температуры вязкость уменьшается, а для газообразной, наоборот, увеличивается.
Кроме обычных (ньютоновских) жидкостей, характеризующихся зависимостью (2.4), существуют аномальные жидкости, к которым относятся коллоидные растворы, смазочные масла, нефтепродукты. Для таких жидкостей закон внутреннего трения выражается в виде
, (2.5)
где 0 – касательное напряжение в покоящейся жидкости, после преодоления которого, жидкость приходит в движение.
-
Способность жидкости менять свой объем
Сжимаемость – свойство жидкости уменьшать объем под действием давления. Она оценивается коэффициентом сжимаемости показывающим относительное изменение объема жидкости W на единицу изменения давления :
. (2.6)
Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, называется модулем упругости жидкости E(Па):
. (2.7)
Тепловое расширение – свойство жидкости изменять объем при нагревании, которое характеризуется коэффициентом теплового расширения ( C-1 ), численно равным относительному приращению объема W с повышением температуры T на один градус при постоянном давлении:
. (2.8)
Как правило, при нагревании объем жидкости увеличивается.