1. Методы применения законов гидравлики
1. Аналитический.Цель применения этого метода – устанавливать зависимость между кинематическими и динамическими характеристиками жидкости. С этой целью пользуются уравнениями механики; в итоге получают уравнения движения и равновесия жидкости.
Для упрощенного применения уравнений механики пользуются модельными жидкостями: например, сплошная жидкость.
По определению, ни один параметр этого континуума (сплошной жидкости) не может быть прерывным, в том числе его производное, причем в каждой точке, если нет особых условий.
Такая гипотеза позволяет установить картину механического движения и равновесия жидкости в каждой точке континуума пространства. Еще одним приемом, применяемом для облегчения решения теоретических задач, является решение задачи для одномерного случая со следующим обобщением для трехмерного. Дело в том, что для таких случаев не так трудно установить среднее значение исследуемого параметра. После этого можно получить другие уравнения гидравлики, наиболее часто применяемые.
Однако этот метод, как и теоретическая гидромеханика, суть которой составляет строго математический подход, не всегда приводит к необходимому теоретическому механизму решения проблемы, хотя и неплохо раскрывает ее общую природу проблемы.
2. Экспериментальный.Основным приемом, по этому методу, является использование моделей, согласно теории подобий: при этом полученные данные применяются в практических условиях и становится возможным уточнение аналитических результатов.
Наилучшим вариантом является сочетание двух вышеназванных методов.
Современную гидравлику трудно себе представить без применения современных средств проектирования: это высокоскоростные локальные сети, автоматизированное рабочее место конструктора и прочее.
Поэтому современную гидравлику нередко называют вычислительной гидравликой.
Свойства жидкости
Поскольку газ – следующее агрегатное состояние вещества, то у этих форм вещества существует свойство, общее для обоих агрегатных состояний. Это свойство текучести.
Исходя из свойств текучести, рассмотрев жидкое и газообразное агрегатное состояние вещества, увидим, что жидкость – то состояние вещества, в котором его уже невозможно сжимать (или можно сжать бесконечно мало). Газ – такое состояние того же вещества, в котором его можно сжать, то есть газ можно назвать сжимаемой жидкостью, точно так же, как и жидкость – несжимаемым газом.
Другими словами, особых принципиальных различий, кроме сжимаемости, между газом и жидкостью не наблюдается.
Несжимаемую жидкость, равновесие и движение которой изучает гидравлика, называют также капельной жидкостью.
2. Основные свойства жидкости
Плотность жидкости.
Если рассмотреть произвольный объем жидкости W , то он имеет массу M .
Если жидкость однородна, то есть если во всех направлениях ее свойства одинаковы, то плотностьбудет равна
где M – масса жидкости.
Если требуется узнать r в каждой точке А объема W , то
где D – элементарность рассматриваемых характеристик в точке А .
Сжимаемость.
Характеризуется коэффициентом объемного сжатия.
Из формулы видно, что речь идет о способности жидкостей уменьшать объем при единичном изменении давления: из-за уменьшения присутствует знак минус.
Температурное расширение.
Суть явления втом, что слой с меньшей скоростью «тормозит» соседний. В итоге появляется особое состояние жидкости, из-за межмолекулярных связей у соседних слоев. Такое состояние называют вязкостью.
Отношение динамической вязкости к плотности жидкости называется кинематической вязкостью.
Поверхностное натяжение:из-за этого свойства жидкость стремится занимать наименьший объем, например, капли в шарообразных формах.
В заключение приведем краткий список свойств жидкостей, которые рассмотрены выше.
1. Текучесть.
Читать дальше