13.Гидравлические элементы потока.

Смоченный периметр - часть периметра, на котором поток соприкасается с твердыми стенками.

Живым сечением потока ω называется поперечное сечение потока, нормальное к направлению движения и ограниченное его внешним контуром.

Площадь живого сечения - площадь плоского поперечного сечения нормального к направлению движения.

Смоченным периметром χ называется длина контура живого сечения, на которой жидкость соприкасается с твердыми стенками.

Гидравлическим радиусом называется отношение площади живого сечения потока ω к смоченному периметру χ:

Для круглого сечения R = π r2 / (2 π r) = r / 2 = d / 4.

14.Средняя скорость потока и расход.

Средняя скорость потока и расход.

Поток представляет собой совокупность элементарных струек (рис. 3.6).

Из рис. видно, что скорость в отдельных струйках различна.

Расход потока Q равен сумме расходов элементарных струек, т.е.

Скорость движения потока характеризуется средней скоростью в данном поперечном сечении: или уравнение расхода Q = Vω. Средняя скорость потока υ - скорость движения жидкости, определяющаяся отношением расхода жидкости Q к площади живого сечения ω

Поскольку скорость движения различных частиц жидкости отличается друг от друга, поэтому скорость движения и усредняется. В круглой трубе, например, скорость на оси трубы максимальна, тогда как у стенок трубы она равна нулю.

15.Уравнение неразрывности.

Для двух сечений 1–1 и 2–2 элементарной струйки в установившемся движении (рис.3.7) можно записать: и

Видно, что dQ₁>dQ₂ по условию несжимаемости и dQ₁< dQ₂ по условию сплошности движения. Следовательно, условие неразрывности имеет вид dQ₁=dQ₂ или u₁dω₁= u₂dω₂.

Очевидно, что для всего потока имеем ω₁υ₁ = ω₂υ₂ или .

Таким образом, при установившемся движении жидкости расход в любом сечении потока остается неизменным.

Уравнения и являются уравнениями постоянства расхода для элементарной струйки и потока соответственно. Эти уравнения являются математическим выражением неразрывности (сплошности) движения жидкости.

Из уравнения следует:

, т. е. средние скорости в живых сечениях потока обратно пропорциональны их площадям.

16. Пьезометрический напор.

Для измерения давления жидкости применяют пьезометры - тонкостенные стеклянные трубки, в которых жидкость поднимается на высоту . - пьезометрическая высота (пьезометрический напор), представляет собой высоту столба жидкости в пьезометре, вес которой при атмосферном давлении на своболной поверхности уравновешивает силу давления в центре тяжести рассмориваемого сечения.

Сумма 3 высот: нивелирной, пьезометрической и скоростного напора называется гидродинамическим напором Н, который сохраняется в идеальной жидкости постоянным на всей длине элементарной струйки.

17.Скоростной напор, его величина.

Хотя разрушающее действие ударной волны обычнo связывается c величиной максимального избыточного давления в её фронте, имеется и другой, не менее важный по значению, параметр - скоростной напор. Для значительной части сооружений степень разрушения зависит главным образом от величины силы (нагрузки) торможения, образующейся при воздействии масс воздуха за фронтом ударной волны на сооружение. На величину этой силы влияют некоторые характеристики сооружения (главным образом его форма и размеры), но в основном она зависит от максимальной величины динамического давления и продолжительности его действия на то или иное сооружение. Величина скоростного напора находится в прямой зависимости от скорости и плотности воздуха за фронтом ударной волны. Оба эти параметра зависят от избыточного давления волны и связаны c величиной этого давления (при идеальных условиях фронтом ударной волны) определёнными равенствами. Для сильных ударных волн скоростной напор больше избыточного давления, но при избыточном давлении менее 4,9 кг/см скоростной напор меньше избыточного давления ударной волны. Подобно максимальному избыточному давлению ударной волны, максимальный скоростной напор уменьшается по мере удаления от центра взрыва, хотя и иными темпами. B таблице ниже приведены некоторые данные, характеризующие соотношение максимального избыточного давления, максимального скоростного напора и максимальной скорости движения воздуха во фронте ударной волны.

Изменение вeличины скоростного напора в определённой точке в зависимости от времени в некотором роде подобно изменению величины избыточного давления, однако быстрота уменьшения давления за фронтом ударной волны обычно бывает иная. Это можно проследить на рисунке ниже, где показано, как изменяются эти два вида давления в течение первых нескольких секунд после прохождения фронта ударной волны. B приведённом примере максимальное из6ыточное давление равняется примерно 0,35 кг/см , а максимальный скоростной напор - около 0,05 кг/см ; при других величинах максимального избыточного давления положение кривых, естественно, будет иное - соответственно данным, приведенным в таблице ниже.