ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Схема движения жидкости из "Гидравлика " Основными понятиями, которые лежат в основе указанной в 18 схемы движения жидкости, являются понятия о линии тока и элементарной струйке. [c.59] Рассмотрим, как и ранее, некоторую часть пространства, заполненного движущейся жидкостью. В некоторой произвольной точке (рис. 43) построим вектор скорости Vb, изображающий (по величине и направлению) скорость частицы жидкости В, находящейся в данный момент времени в этой точке. На этом векторе, на весьма малом расстоянии от точки В, возьмем точку С и построим вектор соответствующий скорости частицы в этой точке в тот же момент времени. На векторе Vq возьмем точку D, отложим от нее вектор скорости vq и т. д. В результате получим ломаную линию B DEFGH, стороны которой совпадают с направлениями векторов скорости частиц жидкости В, С, D, Е, F, G, И в данный момент времени. [c.59] Если безгранично уменьшать длину отрезков ВС, D, DE, EF, FG, GH, то в пределе ломаная линия превратится в некоторую кривую линию, называемую линией тока. [c.60] линией тока называется кривая, проведенная через ряд точек в движущейся жидкости таким образом, что векторы скорости частиц жидкости, находящихся в данный момент в этих точках, являются к ней касательными. [c.60] Необходимо иметь в виду различие между траекторией частицы жидкости и линией тока. В то время как траектория относится лишь к одной определенной частице жидкости и показывает путь, проходимый этой Частицей в пространстве за некоторый промежуток времени, линия тока связывает между собой различные лежащие на ней частицы и характеризует направление их движения в данный момент времени. [c.60] Однако в случае установившегося движения, характеризуемого неизменяемостью поля скоростей во времени, частицы жидкости будут следовать вдоль неизменных линий тока. Таким образом, линии тока и траектории частиц жидкости совпадают между собой только при установившемся движении. [c.60] Линии тока и траектории можно сделать видимыми, чем широко пользуются в лабораторной практике при различного рода экспериментальных исследованиях и наблюдениях над движением жидкости. Для этого, например, на поверхности жидкости рассеивают мелкие частицы какого-нибудь вещества, нерастворимого в жидкости, и при помощи фотографического аппарата производят съемку При съемке с малой выдержкой эти частицы дают на пластинке короткие черточки (штрихи), которые при достаточно большом количестве частиц сливаются и показывают общую картину линий тока. [c.60] При съемке с большой выдержкой и малом количестве частиц последние оставляют на пластинке длинные следы, имеющие форму кривых линий, представляющих собой траектории. [c.60] На рис. 44 и 45 показано положение линий тока для двух случаев обтекание жидкостью пластинки (рис. 44) и крыла (рис. 45). [c.60] Вследствие весьма малого поперечного сечения элементарной струйки скорости в различных точках сечения струйки будут незначительно отличаться друг от друга и их можно считать одинаковыми вдоль же струйки по ее длине как поперечное сечение, так и скорость струйки могут изменяться. Если взять ряд таких жестких элементарных струек, то их совокупность образует поток жидкости. [c.62] В действительности, рассматривая перемещение элементарного объема жидкости, можно установить, что при этом в общем случае наряду с поступательным движением имеют место вращение вокруг некоторой мгновенной оси и одновременно деформация (изменение формы) рассматриваемого объема. Вращательные движения в гидродинамике связывают с понятием о вихре. Такие движения всегда наблюдаются при течении реальных жидкостей. [c.62] Рассмотрим в массе движущейся жидкости некоторую элементарную жидкую частицу А, вращающуюся в данный момент времени вокруг оси 1—2 с угловой скоростью со (рис. 47, а). Далее на весьма малом расстоянии от центра частицы А через точку 2 проведем ось вращения 2—3 другой частицы В для того же самого момента времени. Аналогичные построения выполним и для ряда других частиц С, D, и т. д. В результате подобных построений получим некоторую ломаную линию 1—2—3—4—5, которая в пределе, при уменьшении отдельных составляющих ее отрезков до бесконечно малой величины, превращается в кривую, называемую вихревой линией. Как это следует из построения, каждый элементарный отрезок вихревой линии представляет собой мгновенную ось вращения соответствующей жидкой частицы. [c.62] Если взять в жидкости элементарную площадку Af (рис. 47, 6) и [через все ее точки провести вихревые линии, то совокупность совместно вращающихся вокруг этих линий жидких частиц образует так называемую вихревую трубку. [c.62] Из проведенных Ностроений очевидна анаЛогНЯ-между Понйтййми вихревой линии и вихревой трубки, с одной стороны, и линией тока и элементарной струйной, с другой стороны. [c.63] Появление вихрей можно объяснить следующим образог.г. При движении жидкости у стенок, ограничивающих поток, всегда образуется некоторый неподвижный, прилипший слой. Между отдельными неподвижными жидкими частицами этого слоя и какой-нибудь ближайшей к ним движущейся частицей (на нижней ее поверхности) возникает сила трения, направленная в сторону, обратную движению. Подобная же, но противоположно направленная сила трения появляется и на верхней поверхности этой частицы между ней и другой движущейся частицей. Следовательно, на каждую частицу жидкости действуют две равные по величине и обратные по направлению силы, образующие пару сил и вызывающие вращение этой частицы вокруг некоторой мгновенной оси. Из сказанного видно, что причиной появления вихрей является наличие в жидкости обтекаемых ею тел (в данном случае стенок), у которых зарождаются вращательные движения отдельных жидких частиц, передающиеся от одной частицы к другой и ведущие к образованию вихрей. [c.63] Вернуться к основной статье