Методы кинематического анализа. Понятие мгновенной и усредненной скорости. Элементы потока жидкости.

Существует два способа изучения движения жидкости: Лагранжа и Л. ЭйлераСпособ Лагранжа заключается в рассмотрении движения каждой частицы жидкости, т.е. траектории их движения. Способ Эйлера заключается в рассмотрении всей картины движения жидкости в различных точках пространства в данный момент времени. Этот метод позволяет определить скорость движения жидкости в любой точке пространства в любой момент времени, т.е. характеризуется построением поля скоростей и поэтому широко применяется при изучении движения жидкости.

Средней скоростью движения жидкости v (м/с) в рассматриваемом живом сечении называется скорость, с которой должны были бы двигаться все частицы жидкости через данное живое сечение, чтобы расход всего потока был равен расходу, соответствующему действительным скоростям частиц.

Элементы потока. Основные гидравлические элементы потока – живое сечениеS (м²), смоченный (мокрый) периметр П (м), гидравлический радиус R_Г (м) и эквивалентный диаметрd_Э (м).

Смоченным периметром П называется длина контура живого сечения, по которому жидкость соприкасается со стенкой.

Гидравлический радиусR_Г равен отношению площади живого сечения потока к смоченному периметру:

. (3.4)

Эквивалентный диаметр d_Э – это учетверенный гидравлический радиус.

.

Режимы течения жидкости. Критическая скорость. Число Рейнольдса.

Наблюдения показывают, что в природе существует два разных движения жидкости:
1. слоистая упорядоченная течение - ламинарный движение, при котором слои жидкости скользят друг друга, не смешиваясь между собой
2. турбулентная неурегулированная течение, при котором частицы жидкости движутся по сложным траекториям, и при этом происходит перемешивание жидкости.От чего зависит характер движения жидкости, установил Рейнольдс в 1883 году путем. Эксперименты показали, что переход от ламинарногоруху жидкости к турбулентному движению происходит при определенной скорости (критическая скорость), которая для труб различных диаметров неодинакова: при увеличении диаметра она увеличивается, критическая скорость так же увеличивается при увеличении вязкости жидкости. Рейнольдс вывел общие условия существования ламинарного и турбулентных режимов движения жидкости.По Рейнольдсу режима движения жидкости зависят от безразмерного числа, которое учитывает основные, определяющие это движение: среднюю скорость, диаметр трубы, плотность жидкости и ее абсолютную вязкость. Это число называется числом Рейнольдса:

(5.16)

Число Рейнольдса, при котором происходит переход от одного режима движения жидкости в другой режим, называется критическим . При числе Рейнольдса наблюдается ламинарный режим движения, при числе Рейнольдса - турбулентный режим движения жидкости.