15. Виды движения жидкости

Равномерное движение характеризуется параллельностью и прямолинейностью линий тока. Размеры и форма живых сечений и средние скорости потока по его длине не изменяются. Местные скорости в соответственных точках всех живых сечений по длине потока одина­ковы. Ускорения при равномерном движ = нулю. В безнапорном равномерном потоке как следствие выше­сказанного и глубины будут неизменными по длине. Неравномерное движ - семейство линий тока не представлено параллель­ными прямыми. Площади живых сечений и средние скорос­ти могут быть переменными по длине потока. Неравномер­ное движ может быть ускоренным или замедленным.Среди неравномерных движ выделяют плавно изме­няющееся движ, которое характеризуется: линии тока примерно параллельны, кривизна их достаточна мала; живые сечения можно считать плос­кими; изменения формы и площади живых сечений по дли­не потока происходят весьма плавно. В связи с отмеченными особенностями при расчетах плавно изменяющихся потоков пренебрегают составляющи­ми скоростей в плоскости живого сечения. Неустановившееся (нестационарное) движение по характеру изменения скоростей во времени подразделя­ется на быстро изменяющееся и медленно изменяющееся. В движущейся жидкости различают продольную и попереч­ные составляющие скорости. Обычно направление оси ОХ совпадает с направлением продольной скорости. Направление поперечных составляющих скорости сов­падает с направлениями осей OY и OZ. Распределение продольных скоростей по живому сече­нию или в различных точках вертикали, принадлежащей данному живому сечению, характеризует эпюра ско­ростей. Для всех точек живого сечения эпюра скорос­тей—объемная фигура, а эпюра скоростей на данной верти­кали — плоская фигура.

Движения также подразделяются на пространственные, плоские и одномерные. Плоским (двухмерным) движением счита­ется такое, при котором кинематические характеристики зависят только от двух координат н не зависят от третьей. Одномерным движением называется такое, в кото­ром скорости зависят только от одной координаты.

Классификация потоков по характеру границ. Пото­ком жидкости в гидравлике называют движущуюся массу жидкости, ограниченную направляющими твердыми поверхностями, поверхностями раздела жидкостей или сво­бодными поверхностями. В зависимости от характера и со­четания ограничивающих поток поверхностей потоки делят­ся на безнапорные, напорные потоки и гидравлические струи.

16. Линия тока и элементарная струйка

Траекторией называется путь, проходимый данной частицей жидкости в пространстве за определенный промежуток времени. При установившемся движ форма траекторий не изменяется во время движ. При неустановившемся движ непрерывно изменяются величины, направления, скорости движ. Траектории движ частиц в этом случае непрерывно изменяются во времени. Понятие о линии тока установим, рассматривая пространство, занятое движущейся жидкостью. Выберем в этом пространстве произвольную точку и построим в ней вектор скорости, изображающий по величине и направлению скорость u в этой точке в данный момент времени. На этом же векторе наметим точку 2, отстоящую от точки на весьма малом расстоянии, и в ней построим вектор скорости, изображающий скорость u₂ в этой точке в тот же момент времени. Далее на векторе скорости u₂ возьмем точку 3 на весьма малом расстоянии от точки 2 и в ней построим вектор скорости u₃ в тот же момент времени. Если расстояния между точками , 2, 3 и т.д. уменьшать, устремляя их к нулю, то в пределе линия -2-3 …превратится в кривую. Эта линия называется линией тока. линия тока – кривая, проведенная через ряд точек в движущейся жидкости таким образом, что в каждой из этих точек в данный момент времени векторы скорости являются касательными к кривой. Линия тока характеризует направление движ в данный момент времени различных лежащих на ней частиц. При установившемся движ линии тока совпадают с траекториями частиц жидкости. При неустановившемся движ они не совпадают, т.к каждая частица жидк лишь одно мгновение находится на линии тока, которая сама существует одно лишь мгновение. В след момент сущ другии линии тока, на одной из которых будет располагаться частица и т.д.

Если в некоторый данный момент времени выделить в области, через которую движется жид, замкнутый, не пересекающий себя контур abсd ни одна из точек которого не является особой точкой потока, то через каждую точку такого контура в данный момент времени проходит единственная линия тока. Совокупность линий тока, проведенных через все точки этого контура, образует поверхность, которая называ­ется трубкой тока. Жид­, движущаяся внутри трубки тока, образует струйку. Если контур abсd ограничивает бесконечно малую площадку, то струйка называется эле­ментарной. Если контур abсd ограничивает конечную площадку, то струйка называется конечной.

свойства Элементарной струйки :

1. частицы жидкости не выходят из элементарной струйки и не входят в нее через боковую поверхность;

2. скорости частиц жидкости во всех точках одного и того же поперечного сечения одинаковы вследствие малости площади поперечного сечения;

3. при установившемся движении форма элементарной струйки остается неизменной во времени.