Реферат: Исследование потока жидкости в канале переменного сечения

Движение жидкости, в общем случае, обусловлено действием массовых сил.

Массовые силы непрерывно распределены по объему (массе) жидкости. К ним относятся сила тяжести и силы инерции переносного движения. Сила инерции переносного движения действует при ускоренном движении сосудов и каналов, содержащих жидкость. При этом относительно стенок сосудов или каналов жидкость может находиться в покое или двигаться с некоторой скоростью. Величина массовой силы пропорциональна массе жидкости или, для однородной жидкости, ее объему.

Поверхностные силы непрерывно распределены по поверхности жидкости и пропорциональны площади этой поверхности. Эти силы обусловлены непосредственным воздействием соседних объемов жидкости на рассматриваемый объем или же воздействием других тел (твердых или газообразных), соприкасающихся с рассматриваемым объектом. Поверхностные силы разделяют на силы давления и силы трения. Силы давления направлены по нормали поверхности жидкости, силы трения – по касательной к этой поверхности.

Установившееся (стационарное) движение жидкости, на которую действует из массовых сил только сила тяжести, описывается уравнением Бернулли. Для элементарной струйки идеальной жидкости уравнение Бернулли может быть получено на основе второго закона Ньютона, записанного для произвольного элементарного объема жидкости, и имеет вид:

(1)

Каждый член этого уравнения представляет собой удельную энергию, отнесенную к единице массы жидкости:

- удельная потенциальная энергия положения;

- удельная потенциальная энергия давления;

- удельная кинетическая энергия.

Если все члены уравнения (1) поделить на ускорение силы тяжести g, то получится другая формула записи уравнения Бернулли:

(2)

Члены уравнения (2) так же представляют различные виды механической энергии жидкости, отнесенные к ее единице веса. Все слагаемые этого уравнения имеют размерность длины и носят название «высота» или «напор»:

- геометрическая высота (напор);

- пьезометрическая высота (напор);

- скоростная высота (напор);

- потенциальный или статический напор;

- полный гидродинамический напор.

Если все члены уравнения (1) умножить на плотность жидкости ρ, уравнение Бернулли принимает вид:

(3)

Члены этого уравнения имеют размерность давления (Па) и носят названия:

- весовое давление;

- гидродинамическое давление;

- динамическое давление;

Слагаемые уравнения (3) представляют различные виды механической энергии жидкости, отнесенные к единице ее объема. Таким образом, уравнение Бернулли в форме (1), (2), (3) описывает движение жидкости в поле силы тяжести и выражает закон сохранения полной удельной (т.е. отнесенной к единице массы, объема или веса) механической энергии жидкости.

Движение реальной (вязкой) жидкости сопровождается потерями энергии (напора) на трение и вихреобразование. Основываясь на законе сохранения энергии, для двух сечений потока реальной жидкости можно записать:

,

где - суммарные потери полного напора на участке между рассматриваемыми сечениями 1-1 и 2-2 (рис. 1)

Рис. 1

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--