РазделiГидростатика Лекция 1. Предмет гидравлики

Исторический очерк развития гидравлики как науки. Методы исследования гидравлических явлений.

Определение капельных жидкостей. Жидкость как энергоноситель в гидравлических приводах машин. Основные характеристики капельных жидкостей: плотность, сжимаемость, вязкость, растворимость газов, химическая и механическая стойкость, давление насыщенных паров. Модель «идеальной» жидкости.

Основное содержание лекции

Жидкость является промежуточной фазой между твердым телом и газом, соединяя в себе характерные свойства как твердого тела, так и газообразного. Проявление какого-либо свойства жидкости в различных явлениях и процессах может быть очень разным. Напри­мер, капиллярность определяет подъем воды в глинистом теле до­рожной насыпи, а на движение потока под мостом влияния не ока­зывает.

В каждом конкретном случае основное внимание следует уделять тем свойствам, которые определяют главные - особенности процесса. Из всех свойств жидкости следует в первую очередь выделить те, которые лежат в основе узловых закономерностей и процессов гид­равлики, в частности гидравлики открытых русел.

1. Жидкость практически несжимаема — аналогия твердым телам. Ее объем практически не меняется под действием внешних сил и колебаний температуры. По сжимаемости вода близка кирпичной кладке. Следовательно, жидкость имеет постоянные удельный вес и плотность, а данное количество жидкости — вполне определенный объем. Не сжимаемость жидкости — база одного из центральных уравнений гидравлики — уравнения неразрывности.

2. Жидкость обладает текучестью — сходство с газом. Она практически без усилий меняет форму своего объема. Это говорит о невозможности появления в покоящейся жидкости касательных напряжений. Действуют только сжимающие напряжения — давление — результат взаимного притяжения молекул и их агрегатов. Подвижность жидкости имеет важные практические последствия. Она определяет взаимодействие между частицами самой жидкости и соприкасающимися с ней телами. Она так или иначе используется в большинстве зависимостей гидростатики.

3. Вязкость жидкости, появление касательных напряжений характерны для движущейся жидкости. Это результат неизбежного нарушения связей между молекулами и их агрегатами при течении жидкости. Величина касательных напряжений зависит от прочности связей — коэффициента динамической вязкости, и числа нарушенных связей — градиента изменения скорости течения по нормали к нему

Необходимо познакомиться и с другими свойствами жидкости, кратко изложенными в рекомендуемых курсах гидравлики. Например, пренебрегая в подавляющем большинстве случаев сжимаемостью жидкости, обязательно следует ее учитывать при гидравлическом ударе.

Вопросы для самопроверки

1. В чем состоит различие между плотностью, объемным весом и относительным весом? 2. Как изменяется плотность жидкости при увеличении давления и температуры? 3. Какова связь между; коэффициентом объемного сжатия и объемным модулем упругости? 4. Что представляет собой коэффициент температурного расширения? 5. Как зависит вязкость жидкости от температуры и давления? 6. Как связаны между собой динамический и кинематический коэффициенты вязкости? 7. Как подсчитать величину капиллярного поднятия или опускания жидкости в стеклянной трубке малого диаметра? 8. От чего зависит растворимость воздуха и других газов в жидкости? 9. Что называется давлением насыщенного пара жидкости? От чего оно зависит? 10. Чем отличается идеальная жидкость от реальной? В каких случаях при практических расчётах жидкость можно считать идеальной?