XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Введение:

В гидравлике жидкость рассматривают как среду без пустот. Кроме этого, не учитывают действие отдельных молекул, даже бесконечно маленькие частицы жидкости считают состоящими из очень большого количества молекул.

Основная часть:

Вследствие текучести жидкости, т. е. подвижности ее частиц, она не воспринимает сосредоточенные силы. Поэтому в жидкости действуют только силы распределенные, причем эти силы могут рассредотачиваться по объему жидкости или по поверхности. Одни из них называются массовыми, а другие — поверхностными. К массовым относятся силы тяжести и инерции. Они пропорциональны массе и подчиняются второму закону Ньютона. К поверхностным силам следует отнести силы, с которыми воздействуют на жидкость соседние объемы жидкости или тела, так как это воздействие осуществляется через поверхности. Учитывая как важны поверхностные силы в гидравлике, рассмотрим это подробнее. Пусть на плоскую поверхность площадью S под произвольным углом действует сила R (рисунок 1.1). Силу R можно разложить на тангенциальную  и нормальную  составляющие.

Рис(1.1) Схема действия поверхностных сил

Сила трения Т это есть Тангенциальная составляющая  и вызывает в жидкости напряжения трения:  . Единицей измерения касательных напряжений в системе СИ является Паскаль (Па) — ньютон, отнесенный к квадратному метру (1 Па = 1 Н/м2). Нормальная сила F называется силой давления и вызывает в жидкости нормальные напряжения сжатия, которые определяются отношением

                                                    

  Р =F/S.                                                                (1.1)

Нормальные напряжения, появляющиеся под воздействием внешних сил, называют гидромеханическим давлением. Посмотрим на системы отсчета давления и единицы его измерения. Немаловажным при решении гидравлических задач является выбор системы отсчета. За начало шкалы может быть принят абсолютный ноль давления. При отсчете давлений от этого нуля их называют абсолютными Рабс  (рисунок 1.2, а). Но, как показывает практика, практические задачи удобнее решать, используя избыточные давления Ризб, т.е. когда за начало шкалы принимается атмосферное давление (см. рисунок 1.2, а). Давление, которое отсчитывается «вниз» от атмосферного нуля, называется давлением вакуума Рвак ,, или вакуумом (см. рисунок 1.2, а). Таким образом, существуют 3 шкалы для отсчета давления, т.е. давление может быть абс., изб. или вакуумным. Получим формулы для перевода одного давления в другое. Для получения формулы перевода избыточного давления в абсолютное Рабс воспользуемся рисунком 1.2, б. Возьмем значение искомого давления как положение точки В. Тривиально, что

Рабс = Ра + Ризб,                                                                  (1.2)

где Ра — атмосферное давление, измеренное обычным барометром

Связь между абсолютным давлением Рабс и давлением вакуума Рвак можно определить похожим путем, но уже исходя из положения точки С (рис. 1.2, в):

Pабс = Ра - Рвак                                                                    (1.3)

И избыточное давление, и вакуум отсчитываются от одного нуля (0атм), но в обратные стороны. Поэтому,

              Ризб, = - Рвак.                                                                       (1.4)

Так, формулы (1.2)...(1.4) связывают абсолютное, избыточное и вакуумное давления и позволяют пересчитать одно в другое. При решении задач наиболее удобно использовать избыточное давление

Основной единицей измерения давления в системе СИ является (Па), который равен давлению, возникающему при действии силы в 1 Н на площадь размером 1 м2 (1 Па = 1 Н/м2).

a — шкалы давления; б — взаимосвязь абсолютного и избыточного давлений; в — взаимосвязь абсолютного давления и давления вакуума

Рисунок 1.2 - Системы отсчета давления

Но чаще используются более крупные единицы: килопаскаль (1 кПа = 103 Па) и мегапаскаль (1 МПа = 106 Па).

В технике очень большое распространение получила внесистемная единица - атмосфера (ат), которая равна давлению, которое возникает при действии силы в 1 кгс на S размером 1 см2 (1 ат = 1 кгс/см2). Отношения между самыми используемыми единицами такое:

10 ат = 0,981 МПа ≈ 1 МПа или 1 ат = 98,1 кПа ≈ 100 кПа.

В иностранной литературе используется такая единица измерения давления как бар (1 бар = 105 Па).

Вывод:Различают два вида внешних сил, действующих на жидкость,— поверхностные и массовые . Поверхностными называются силы, которые действуют на поверхности жидкости . Эти силы подразделяются на нормальные и касательные. К нормальным поверхностным силам относятся внешние силы давления, а к касательным — силы внутреннего трения.

Список литературы:

http://www.xiron.ru/content/view/20669/28/

http://firing-hydra.ru/index.php?id=333&request=full

https://firing-hydra.ru/index.php?request=full&id=367

Код для цитирования: Скопировать