Изобразите диаграмму давлений.

Превышение давления в точке над атмосферным давлением называется избыточным или манометрическим давлением (р_м, р _изб). Введение такого понятия необходимо, так как манометры реагируют только на отклонения измеряемого давления от атмосферного. Абсолютное (или полное) давление p _абс - это сумма избыточного и атмосферного давлений. Вакуумом p_вак называется недостаток абсолютного давления до атмосферного.

Для наглядности покажем диаграмму давлений (рис. 1.8). В технике, если измеряемое давление выше атмосферного, пользуются понятием манометрического давления, а если ниже атмосферного - то понятием вакуума.

 

Лекция 2

1.Как определяется удельная потенциальная энергия
Удельная потенциальная энергия покоящейся жидкости определяется гидростатическим напором, и поэтому во всех ее точках удельная потенциальная энергия относительно выбранной плоскости сравнения одинакова, т.е.

z – точка, для которой определяется потенциальная энергия

p – давление

р – плотность

g – ускорение свободного падения
Удельная потенциальная энергия складывается из удельной энергии положения относительно плоскости сравнения 0-0 (геометрическая высота) и из удельной энергии давления (пьезометрическая высота).

 2. Разъясните различие между пьезометрической высотой (давлением) и гидростатическим напором.

Пьезометрическая высота (давление) зависит от координат точки и является переменной величиной для всей массы жидкости, а гидростатический напор относительно плоскости сравнения является величиной постоянной и не зависит от координат рассматриваемых точек.

 

 

3. Как определить силу гидростатического давления на плоскую фигуру.

P – давление
p_цт – давление в центре тяжести
ω – площадь фигуры
Сила гидростатического давления на плоскую фигуру равна гидростатическому давлению в центре тяжести ее, умноженному на величину площади этой фигуры.

 

 

 

4. Как определить силы и центра давления произвольной фигуры графическим способом.

(рис. 4.1.)

Горизонтальная составляющая Рх (рис. 4.1.) пройдет через центр тяжести эпюры давления на вертикальную проекцию криволинейной поверхности. Линия действия вертикальной составляющей силы давления Р, должна проходить через центр тяжести тела давления W (см. рис. 4.1). Вектор силы давления должен пройти через точку пересечения Рх и Py под углом α = arctg Рх/Ру к горизонту. Точка пересечения линий действия вектора Р с криволинейной поверхностью является центром давления.

5. Что называется телом давления.
Тело давления это объем жидкости ограниченный криволинейной поверхностью, вертикальными образующими, проходящими через крайние точки криволинейной поверхности, и линией свободной поверхностью жидкости, или ее продолжением.
6. Закон Архимеда.

  На погруженное в жидкость тело действует сила, направленная вертикально вверх (выталкивающая) и равная весу жидкости в объеме тела (погруженнойчасти).
7. Проиллюстрируйте поведение тела в зависимости от веса тела и

архимедовой силы.

 

Рис. 7.1. Силы, действующие на погруженное в жидкость тело

 

Точка приложения этой силы - центр тяжести объема W.

В зависимости от соотношении веса pgW_ACBED тела и архимедовой силы РА возможны три случая:

рgW_ACBED > Ра - тело тонет;

рgW_ACBED < Ра - тело всплывает;

РgW_ACBED = Рл - тело плавает.

Лекция №3 1.Что изучает гидродинамика.

Гидродинамика - это раздел гидромеханики, изучающий движение несжимаемых жидкостей. Чтобы облегчить исследование законов движения реальной жидкости в курсе гидравлики введено понятие некоторой абстрактной идеальной (невязкой) жидкости. Идеальная жидкость - жидкость, не обладающая свойством вязкости. При движении такой жидкости из-за отсутствия трения не возникает потери энергии. Очевидно, реальная (вязкая) жидкость отличается своими физическими свойствами от идеальной жидкости. Поэтому ясно, что все выводы, установленные для идеальной жидкости, могут применяться в условиях реальной действительности только в том случае, если влияние сделанных допущений в отношении свойств жидкости несущественно. В основу гидравлики положена «струйная модель» движения жидкости, исходными понятиями которой являются линия тока, элементарная струйка, поток жидкости.

2.Объясните различия линии тока и траектории движения частицы жидкости.

Траектория представляет след движения одной частицы жидкости за некоторый отрезок времени. Линия же тока связывает между собой различные частицы и характеризует их движение в один и тот же момент времени.

3.Что такое поток жидкости, какие различаются потоки.

Поток жидкости - совокупность элементарных струек жидкости, движущихся с разными скоростями

Потоки разделяются на безнапорные, напорные и гидравлические струи.

Безнапорные потоки - потоки, ограниченные твердыми стенками и имеющие свободную поверхность (потоки в реке, канале и т.п.).

Напорные потоки - потоки, не имеющие свободной поверхности (потоки в трубах).

Гидравлические струи - потоки, ограниченные жидкостью или газовой средой (струи из насадков или отверстий).

4.Дайте опредаление гидравлической струи.

Гидравлические струи - потоки, ограниченные жидкостью или газовой средой (струи из насадков или отверстий).

5.По каким признакам различаются равномерное и неравномерное движение.

Равномерное движение характеризуется следующими признаками:

-линии тока - параллельны;

-площади живых сечений по всей длине потока одинаковы;

-скорости по длине потока одинаковы.

Для неравномерного движения указанные характеристики не выполняются.

6.Система дифференциальных уравнений движения идеальной жидкости.

В массе идеальной жидкости плотностью r, движущейся со скоростью n, выделим элементарный параллелепипед со сторонами dx, dy, dz. На параллелепипед действуют массовые силы и поверхностные силы (силы давления). При этом в массовых силах можно выделить силы, которые действуют и на неподвижную жидкость и силу инерции, связанную с движением жидкости. При выводе дифференциальных уравнений было показано, что проекции массовых сил и сил давления на ось х соответственно равны:

Проекция силы инерции на ось х определяется как произведение массы

 элементарного параллелепипеда на его ускорение, т.е.

В этом выражении vr - проекция скорости v на ось х, t - время. Знак минус показывает, что сила инерции направлена в сторону, противоположную ускорению.

Уравнение равновесия будет иметь вид

Аналогичные уравнения получаются при проектировании сил на оси у и z.

Система дифференциальных уравнений движения идеальной жидкости имеет

; ; .

7.Уравнением Бернулли для установившегося движения идеальной несжимаемой жидкости.

Все члены уравнения Д. Бернулли имеют линейную размерность и каждый из них может называться высотой, например: z - геометрическая высота или высота положения, p - пьезометрическая высота, V²/2g - высота скоростного напора, V-скорость м/с.

8.Порядок решения задач с использованием уравнения Бернулли.

1)выбирается плоскость сравнения, т.е. плоскость, от которой отсчитывается величина z; плоскостью сравнения может служить любая горизонтальная плоскость;

2)принимаются два сечения по длине потока (струйки) жидкости, перпендикулярные направлению движения жидкости, причем второе сечение всегда должно быть после первого в направлении движения;

3)записывается уравнение Бернулли для двух сечений, заданные величины и искомая величина.