ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основы гидродинамики из "Одноковшовые гидравлические экскаваторы " Гидродинамика — раздел гидравлики, в котором изучаются законы движения жидкости и ее взаимодействия с неподвижными и подвижными поверхностями. [c.12] Движение жидкости состоит из чрезвычайно сложного перемещения отдельных молекул. [c.12] В целях упрощения методики расчета вводится понятие о струйчатой модели движения. Согласно этой модели, поток состоит из отдельных элементарных струек, изучение которых в отдельности дает возможность понять закономерности потока в целом. Отдельные частицы жидкости, заполняющие некоторое пространство, перемещаются в различных направлениях и с раз личными скоростями. [c.12] Движение жидкости, при котором скорость и давление зависят не только от координат пространства, но и от времени, называется неустановившимся, или нестационарным. [c.12] Установившееся движение жидкости характеризуется независимостью скорости движения, давления и расхода от времени. Установившееся движение жидкости, при котором средние скорости по длине потока не изменяются, называется равномерным. [c.12] Линией тока называется кривая, которая совпадает в каждый момент с вектором скорости. [c.12] При установившемся движении линии тока совпадают с траекториями движущихся частиц жидкости. [c.12] Совокупность линий тока, проходящих через контур элементарной площадки, составляет трубку тока. Жидкость, заполняющая трубку тока, называется элементарной струйкой. Скорости и площади живых сечений (перпендикулярных скоростям движения жидкости) элементарной струйки могут меняться. Скорости же в пределах одного живого сечения элементарной струйки вследствие его малых размеров одинаковы. [c.12] Периметр живого сечения, по которому поток соприкасается с руслом, называется смоченным периметром, а та часть периметра, поток которой соприкасается с воздушной средой, называется ее свободной поверхностью. [c.12] Потоки, имеющие свободную поверхность, называют безнапорными (каналы, реки, ручьи), а потоки без свободной поверхности— напорными (напорные трубопроводы). [c.12] Расход жидкости — это объемное или весовое количество жидкости, проходящей через живое сечение потока в единицу времени. Скорости в различных точках одного и того же живого сечения потока различны из-за наличия сил трения между слоями жидкости, а также между жидкостью и стенками трубы. В круглой трубе, например, скорости потока по оси трубы максимальны, тогда как у стенок трубы они равны нулю. [c.12] Потери энергии (уменьшение гидравлического напора) можно наблюдать в движущейся жидкости не только на сравнительно длинных участках, но и на коротких. В одних случаях потери напора распределяются (иногда равномерно) по длине — это гидравлические путевые потери в других — они сосредоточиваются на очень коротких участках, длиной которых можно пренебречь,— на так называемых местных гидравлических сопротивлениях вентилях, всевозможных закруглениях, сужениях расширениях и т. д. [c.13] Следует заметить, что потери напора по длине и в местных гидравлических сопротивлениях существенным образом зависят от так называемого режима движения жидкости. [c.13] Менделеев заметил, что жидкости, перемещаясь в трубах и каналах, в одном случае сохраняют определенный строй своих частиц, в других — перемещаются бессистемно. Исчерпывающие опыты по этому вопросу были проведены Рейнольдсом в 1883 г. На рис. 6 изображена установка, аналогичная той, на которой Рейнольдс производил свои опыты. Из резервуара 1 жидкость по прозрачной трубе 2 при открытом вентиле 4 может выливаться в атмосферу. Над резервуаром помещен сосуд 5 с подкрашенной жидкостью, из которого последняя по трубке 6, оканчивающейся соплом, может вводиться в стеклянную трубу. [c.13] При малом открытии вентиля 4 поток в стеклянной трубе будет перемещаться с малой скоростью. Если теперь пустить подкрашенную жидкость 3 в поток, то последняя будет перемещаться, не смешиваясь с потоком. Это создает впечатление, что отдельные слои жидкости при малых скоростях двйжения перемещаются независимо, обособленно один от другого. Наблюдается послойное движение жидкости, которое называется ламинарным. [c.14] Движение потока остается стройным только до открытия вентиля, т. е. до определенной скорости движения жидкости в прозрачной трубе, после чего слоистое течение жидкости нарушается и движение становится беспорядочным — турбулентным. [c.14] Скорость, при которой нарушается слоистое движение жидкости, называют критической. [c.14] Распределение скоростей при ламинарном и турбулентном течении жидкости в круглой трубе. При ламинарном течении максимальная скорость находится на оси трубы. У стенок трубы скорость равна нулю, так как частицы жидкости покрывают внутреннюю поверхность трубы тонким неподвижным слоем. От стенок трубы к ее оси скорости нарастают плавно. График распределения скоростей по поперечному сечению потока представляет собой параболоид вращения, а сечение параболоида осевой плоскостью — квадратичную параболу (рис. 7, а). [c.14] Кавитация жидкости. Кавитация — это явление разрыва потока жидкости при давлении, стремящемся к нулю. При этом в жидкости образуются пустоты в виде пузырьков. Явление кавитации отрицательно сказывается на работе гидравлического привода, особенно в высокооборотных гидронасосах, вызывая ударные нагрузки на порщень или прекращая поступление жидкости в насос. Давление, при котором возникает кавитация минеральной жидкости, лежит в пределах от нуля до 0,9 кгс1см . [c.15] Потери давления в трубах при ламинарном режиме течения пропорциональны скорости потока. [c.15] Вернуться к основной статье