1-16 (809193), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Особенностью капельных жидкостей является то, что они мало изменяют свой объем приизменении давления и температуры (р и t), поэтому их обычно считают несжимаемыми.Некапельные жидкости или газы могут значительно уменьшаться в объёме под действиемдавления и неограниченно расширяться при отсутствии давления, т.е. обладают большейсжимаемостью.Механическое движение этих сред описывается едиными дифференциальными уравнениями.Решение этих уравнений требует учёта специфических свойств жидкостей и газов, поэтомумеханика сплошных сред разделяется на ряд самостоятельных дисциплин: гидромеханику,газодинамику, теорию упругости.Однако, надо сказать, что в природе встречаются так называемые:1) Неньтоновские жидкости (полимерные растворы, известковые, глинистые, цементные растворы,суспензии и т.п.), для которых связь между силой сопротивления сдвигу и скоростью деформациинелинейна и начальное усилие сдвига не равно нулю.2) Ньютоновские жидкости, для которых связь между силой сопротивления сдвигу и скоростьюдеформации линейна и начальное усилие сдвига равно нулю.51.2.

Предмет гидравликиЗаконы движения капельных жидкостей и газов при малой скорости течения газа можно считатьодинаковыми.Течения газа относятся к области гидравлики в тех случаях, когда их скорости значительноменьше скорости звука и, следовательно, сжимаемостью газа можно пренебречь. Примером такогодвижения газов являются течение воздуха в вентиляционных системах, в системахкондиционирования воздуха и некоторых газопроводах.Историческое развитие механики жидкостей шло двумя различными путями.Первый путь — теоретический, путь точного математического анализа, основанного на законахмеханики. Он привел к созданию теоретической гидромеханики, которая долгое время являласьсамостоятельной дисциплиной, непосредственно не связанной с экспериментом.

Однако, на пути чистотеоретического исследования движения жидкости встречается множество трудностей, методытеоретической гидромеханики не всегда дают ответы на вопросы, выдвигаемые практикой.Второй путь — путь широкого привлечения эксперимента и накопления опытных данных дляиспользования их в инженерной практике — привёл к созданию гидравлики; он возник из насущныхзадач практической, инженерной деятельности людей.Экспериментальным путём выясняется степень расхождения полученных теоретическихвыводов с действительностью и устанавливаются способы исправления этих теоретических выводов иформул с целью приспособить их для практического использования.Целый ряд явлений, поддающихся крайне трудно чисто теоретическому рассмотрению,изучается в гидравлике экспериментальным путём и результаты такого изучения передаютсяэмпирическими формулами.Поэтому в начальный период своего развития гидравлика была наукой чисто эмпирической.Однако, в настоящее время в ней, где это возможно и целесообразно, все больше применяютметоды теоретической гидромеханики для решения отдельных задач, а теоретическая гидромеханикавсе чаще начинает прибегать к эксперименту как к критерию достоверности своих выводов, такимобразом, различие в методах этих двух направлений одной и той же науки постепенно исчезает.В настоящее время гидромеханика и гидравлика развиваются, как науки на пути сближениятеоретических и экспериментальных знаний.Методы, используемые в современной гидравлике приисследовании движения, заключаются в следующем.1.

Исследуемые явления сначала упрощают и к нимприменяют законы теоретической механики.2. Полученные результаты сравнивают с даннымиопытов, выясняют степень расхождения, уточняют иисправляют теоретические выводы и формулы дляприспособления их к практическому использованию.3. Явления трудно поддающиеся теоретическомуанализу из-за сложности, исследуют экспериментальнымпутем, а результаты представляют в виде эмпирическихформул.6В результате разработаны методы расчёта и проектирования разнообразных гидротехническихсооружений: плотин, каналов, водосливовов, трубопроводов, применяемых для подачи всевозможныхжидкостей, а также для расчёта гидромашин: насосов, гидротурбин, гидропередач, а также другихгидравлических устройств.Особенно велико значение гидравлики в машиностроении, где приходится иметь дело сзакрытыми руслами (например, трубами) и напорными течениями в них, т.

е. с потоками безсвободной поверхности, когда давление в них отличается от атмосферного.Гидросистемы, состоящие из насосов, трубопроводов, различных гидроагрегатов широкоиспользуют в машиностроении в качестве систем привода, систем охлаждения, систем топливоподачи,смазочных систем.Наразличныхсовременныхмашинахвсёвбольшемколичествеприменяютсягидрогидромеханизмы и гидроавтоматика.Гидромеханизмы представляют собой устройства для передачи механической энергии ипреобразования движения с помощью жидкости.По сравнению с механизмами других видов, например, зубчатыми, гидромеханизмы имеют рядсущественных преимуществ:- простота преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное;- возможность плавного изменения скоростей входного и выходного звеньев;- компактность конструкций;- малая удельная масса гидромашин при заданной мощности в сравнении с электромашинами.Гидромеханизмыссистемамиавтоматическогоилиручногоуправления,образуютгидроприводы, которые широко используют в металлообрабатывающих станках, на летательныхаппаратах (самолётах, вертолётах, ракетах), на транспортных машинах (колёсных и гусеничных),строительно-дорожных и подъемно-транспортных машинах, в прокатных станах и прессах.Для расчёта и проектирования гидроприводов и систем автоматического регулирования и другихустройств с гидромашинами и гидроавтоматикой, а также для правильной их эксплуатации, ремонта иналадки нужно иметь соответствующую подготовку в области гидравлики и теории гидромашин.1.3.

Силы, действующие на жидкость.Гипотеза сплошной среды рассматривает жидкость как непрерывную среду, заполняющуюпространство без пустот и промежутков, т.е. отвлекаются от молекулярного строения жидкости, идаже малые её частицы, считают состоящими из бесконечно большого числа молекул.В гидравлике изучают, главным образом, движение собственно жидкости и газов, когда скоростьих течения значительно меньше скорости звука, т.е. в этом случае сжимаемостью газа можнопренебречь.Вследствие текучести (подвижности частиц) в жидкости действуют силы не сосредоточенные, анепрерывно распределенные по её объему (массе) или поверхности.7Внешние силы, действующие на жидкость, разделяют на массовые (объёмные) иповерхностные.Массовые силы в соответствии со вторым законом Ньютона пропорциональны массе жидкостиили, для однородной жидкости, её объёму.

К ним относятся сила тяжести и силы инерциипереносного движения, действующие на жидкость при относительном её покое в ускореннодвижущихся сосудах или при относительном движении жидкости в руслах, перемещающихся сускорением.Поделив массовую силу на массу, в правой части закона Ньютона получим ускорениеравное единичной массовой силе.Поверхностные силы непрерывно распределены по поверхности жидкости и при равномерномихраспределениипропорциональныплощадиэтойповерхности.Этисилыобусловленынепосредственным воздействием соседних объёмов жидкости на данный объём или же воздействиемдругих тел (твёрдых или газообразных), соприкасающихся с данной жидкостью.

Как следует изтретьегозаконаНьютона,стакимижесилами,новпротивоположном направлении, жидкость действует на соседниес нею тела.В общем случае поверхностная сила ΔR, действующая наплощадке ΔF , направлена под некоторым углом к ней, ираскладывается на нормальную ΔР и тангенциальную ΔТсоставляющие (рис. 3).Первая называется силой давления, а вторая - силой трения.1.4. Давление жидкости.Единичная поверхностная сила, называемая напряжением поверхностной силы, раскладываетсяна нормальное и касательное напряжения.Нормальное напряжение, т.е.

напряжение силы давления, называется гидромеханическим (вслучае покоя – гидростатическим) давлением, или просто давлением, и обозначается буквой р.В общем случае гидростатическое давление в данной точке равно пределу, к которому стремитсяотношение силы давления ΔР к площади ΔF, на которую она действует, при стремлении ΔF к нулю:р = lim ΔР / ΔF.ΔF→0(1.1)Если сила давления ΔР равномерно распределена по площадке ΔF, то среднее давлениеопределяют по формулеp = ΔР / ΔF.(1.2)Но гидростатическое давление в различных точках жидкости не будет одинаково.Каждая точка объёма характеризуется определённым значением давления, что обычнозаписывается в виде p = p(x; y; z).

Каждому состоянию покоя соответствует своё конкретноевыражение функции давления p.8Касательное напряжение в жидкости, т.е. напряжение трения, обозначается буквой τ ивыражается подобно давлению пределомτ = lim ΔT / ΔF,(1.3)ΔF→0а размерность его та же, что и размерность давления.1.5. Единицы измерения давления.1. В международной системе единиц (СИ) основные механические единицы:- метр длины;- килограмм-массы;- секунда.За единицу давления в гидравлике принят Паскаль (1 Па=1 Н/м2).Паскаль - это давление, вызываемое силой в один Ньютон (1 Н), равномерно действующей нанормальной к этой силе поверхности площадью один квадратный метр (1 м2).Применяют и укрупненные единицы: килопаскаль (кПа) и мегапаскаль (МПа).2. В технике в н/вр. продолжают применять систему единиц МКГСС:- метр;- килограмм-сила;- секунда.За единицу давления в МКГСС принята 1 кГс/см2, эта величина получила названиетехническая атмосфера.

Соотношение между этими единицами следующее:1 Па = 0,102*10-4 кГс/см2;1 ат = 1 кГс/см2 = 98127,5 Па ≈ 0,981 * 105 Па.Технической атмосфере соответствует высота столба:- ртути h = 735,5 мм рт. ст. плотностью ρ = 13600 кг/м3;- воды h = 10 м плотностью ρ = 1000 кг/м3.3. Также используется система физических величин СГС:- сантиметр;- грамм-масса;- секунда.Соответственно в СГС применяются единицы давления при действии силы в 1 дин на 1 см2 площади.Соотношение между единицами давления и силы в СГС и СИ:1 дин/см2 = 0,1 Па; 1 дин = 10—5 Н.Внесистемной единицей, но часто употребляемой единицей измерения давления является бар.Бар (по гречески — тяжесть) - примерно равен одной атмосфере.Соотношение между баром, Паскалем и технической атмосферой:1 бар = 105 Па=1,02 кГс/см2.Значение атмосферного давления зависит от высоты над уровнем моря и от состояния воздушнойатмосферы.За нормальное атмосферное давление на уровне моря принята физическая атмосфера.обозначаемая, как 1 атм.Физической атмосфере соответствует высота столба:- ртути h = 760 мм рт.

Характеристики

Список файлов лекций