Основні поняття ГІДРОДИНАМІКИ
Рух усталене і несталий
Рух рідини може бути усталеним і не-
сталим. Пояснимо ці поняття на наступному
прикладі.
Розглянемо витікання рідини з отвору, зроблений-ного в стінці резервуара.
Нехай рівень 1-1 (рис. 17) підтримується постійного-ним. У цьому випадку рідина витікає з однієї і тієї ж швидкістю, струмінь займає цілком певне, не змінюю-щееся з плином часу становище і тиск в якій-небудь крапці А рідини не змінюється. Такий рух рідини називається сталим.
У другому випадку (рис. 18) рівень в резервуарі по-стояти не підтримується, а весь час опускається, причому швидкість витікання зменшується, струмінь рідини змінює своє положення в просторі (рівню 1-1 відповідає положення струменя, показане суцільними лініями, рівню 2 2 - положення струменя, показане пунктиром) і тиск в якій-небудь крапці А теж ме-вується. Рух в цьому випадку називається невпинно-вившись.
Отже, які встановилися рухом на-ни опиняються таке, при якому швидкість і тиск в будь-якій точці простору, зайнятого рідиною, не змінюються з плином часу. Несталим дві-ням називається таке, при якому швидкість і тиск в будь-якій точці простору, зайнятого рідиною, змінюються з плином часу.
Розглянемо потік рідини. На рис. 19 горизонталь-ними лініями зображені цівки потоку. Для простоти міркувань вважатимемо цівки паралельними. Проведемо площину нормально (перпендикулярно) напрямку цівок, тоді на площині М вийде перетин потоку (на рис. 19 заштриховано), яке носить назву живого перетину. Площа живого перетину потоку позначається грецькою буквою # 969 ;. Якщо ж цівки НЕ будуть паралельними, то замість площині М доведеться проводити нормально струмків криволинейную поверх-ність, і живий перетин вже не вийде плоским. Отже, живим січі-ням називається поверх-ність в межах потоку, проведена нормально напрямку цівок.
На рис. 20 зображені живі перетину труби (а), каналу (б), прямоугольно-го лотка (в). У кожному живому перетині слід розрізняти його смо-ченний периметр і гідравлічний радіус. Змочений-ним периметром називається лінія, по якій по якій живий перетин стикається з обмежуючими його стін-ками. Змочений периметр позначається грецькою бук-вої # 967 ;. Відношення площі живого перетину з до змоченій периметру # 967; називається гідравлічним радіусом і позначається R.
Обчислимо гідравлічний радіус для труби, заповнені-ненной рідиною цілком інаполовіну (рис. 21).
Для першого випадку R = (πD 2/4) / πD = D / 4
Для другого випадку R = (πD 2/8) / (πD / 2) = D / 4
Таким чином, гідравлічні радіуси в обох випадках однакові і рівні половині геометричного радіусу.
Витрата і середня швидкість потоку
Обсяг рідини, що протікає через живий переріз в одиницю часу, називається витратою і позначення-чає Q. Розмірність витрати м 3 / сек.
Обсяг рідини, що протікає в одиницю часу че-рез нескінченно малу площадку живого перетину d # 969; зі швидкістю і, дорівнює u d # 969 ;. отже,
де і - швидкість в будь-якій точці живого перетину по-струму;
# 969; - площа живого перетину потоку. Ставлення витрати до площі живого перетину називаються ється середньою швидкістю потоку і обо-значущих v. тоді