2. Модели жидкости.

Для решения многообразных сложных задач, часто приходится прибегать к изучению рассматриваемых процессов на упрощенной модели, учитывающей лишь неко­торые свойства жидкости.

Одна из таких моделей, позволяющих изучать общие закономерности ̶ модель идеальной жидкости. В этом случае жидкость счита­ется несжимаемой и лишенной вязкости.

Идеальной жидкостью называют воображаемую жидкость, которая характеризуется:

а) абсолютной неизменяемостью объема (при изменении давления и темпе­ратуры);

б) полным отсутствием вязкости, т. е. сил трения при любом ее движении.

Для изучения технических процессов применяется модель реальной жидкости (эта жидкость малосжимаема, при движении в ней проявляются силы внутреннего трения). В ней действуют силы вязкости и силы взаимопритяжения.

Жидкости, встречающиеся в природе, т. е. реальные жидкости, столь мало изменяют свой объем при обычном изменении давления и температуры, что этим изменением объема практически можно пренебрегать. Поэтому в гидравлике жидкость рассматривается как абсо­лютно несжимаемое тело.

В покоящейся жидкости касательные напряжения всегда отсутствуют. В движущейся жидкости касательные напряжения обычно имеют место: именно при движении жидкости по поверхностям скольжения жидких слоев друг по другу возникает трение, которое и уравновешивает внутренние каса­тельные силы.

3. Взаимодействие жидкостей и газов.

Любая жидкость растворяет любой газ (из ̶ за температуры). При понижении температуры растворимость газов в жидкости растёт и наоборот.

1. Явление КАВИТАЦИЯ – нарушение сплошности жидкости при уменьшении давления до давления насыщенного пара (процесс кипения).

2. Происходит кавитационная коррозия материалов (эрозия поверхностей), т.к. образуется вакуум и частицы отлетают (труба рвётся).

В итоге: кавитация – не желательное явление.

4. Силы, действующие на жидкость.

В состоянии покоя или движения на жидкость действуют различные силы.

1. Силы массовые (или объемные) действуют на все частицы данного объема жидкости; к таким силам относятся сила тяжести, сила инерции, центробежные силы и т. п.

2. Поверхностные силы приложены к той или иной поверхности, ограничивающей рассматриваемый объем жидкости или проведенной внутри этого объема; к таким силам относятся нормальные и касательные силы, т.е. силы гидродинамического давления, силы трения, силы упругости.

Массовые силы пропорциональны массе жидкости, а для однородных жидкостей ̶ пропорциональны объему, в связи, с чем их часто называют объемными. Общая закономерность для таких сил выражается следующим соотношением:

F_m = paW,

где р ̶ плотность жидкости, кг/м³; а ̶ ускорение, м/с²; W ̶ объем жидкости, м³.

Поверхностные силы пропорциональны площади той поверхности жидкости, на которую они действуют. В общем виде такую закономерность можно выразить формулой

F_p = pω,

где р ̶ единичная сила или напряжение, Н/м²; ω ̶ площадь действия силы, м².