Жидкости (в широком смысле слова) отличаются от твердых тел легкой подвижностью частиц. В то время как для изменения формы твердого тела к нему нужно приложить конечные, иногда очень большие, силы, изменение формы жидкости может происходить под действием даже самых малых сил. Так, жидкость течет под действием собственного веса, если это возможно.
В механике жидкости предполагается, что жидкость заполняет пространство сплошь, без образования каких бы то ни было пустот. Тем самым вместо самой жидкости изучается ее модель, обладающая свойством непрерывности (фиктивная сплошная Среда - континуум). В этом состоит гипотеза о непрерывности или сплошности жидкой Среды. Эта гипотеза упрощает исследование. Непрерывную модель жидкости можно применять до тех пор, пока в достаточно малых объемах жидкости содержится большое количество молекул.
Жидкости с точки зрения механических свойств разделяются на два класса: малосжимаемые (капельные) и сжимаемые (газообразные).
С позиций физики капельная жидкость значительно отличается от газа; с позиций механики жидкости различие между ними не так велико, и часто законы, справедливые для капельных жидкостей, могут быть приложены и к газам в случаях, когда сжимаемостью последних можно пренебречь (например, при расчете вентиляционных каналов).
|
|
Наибольшее распространение получили две модели:
- несжимаемая идеальная (невязкая) жидкость;
- и несжимаемая вязкая жидкость.
Все жидкости с точки зрения механических свойств делятся на два больших класса:
- малосжимаемые (капельные);
- и сжимаемые (газообразные).
В связи с отсутствием специального термина, который обозначал бы жидкость в широком смысле слова, в дальнейшем мы будем пользоваться терминами “капельная жидкость” (малосжимаемая), “сжимаемая жидкость” (газ) и “жидкость”, применяя последний в широком смысле, охватывающем как капельную жидкость, так и газ (т.е. под жидкость будем понимать всякую среду, обладающую свойством текучести).
Таким образом, капельные жидкости легко изменяют форму (в отличие от твердых тел), но с трудом изменяют объем (в отличие от газов), а газы легко изменяют как объем, так и форму.
В механике жидкости для облегчения решения некоторых задач используется понятие об идеальной (совершенной) жидкости.
Под идеальной жидкостью понимают воображаемую жидкость, обладающую абсолютной подвижностью (т.е. лишенную вязкости), абсолютно несжимаемую, не расширяющуюся с изменением температуры, абсолютно неспособную сопротивляться разрыву. Таким образом, идеальная жидкость представляет собой некоторую модель реальной жидкости. Выводы, полученные исходя из свойств идеальной жидкости, приходится, как правило, корректировать, вводя поправочные коэффициенты.
|
|
Системы состоящие из нескольких фаз, называются многофазными. В том случае, если фазы всего две, то такие системы называются двухфазными. Двухфазные системы получили широкое распространение в технике и в качестве примера можно назвать следующие: газ - твердые частицы (пневмотранспорт, пылеулавливание); газ - капли жидкости (распылители, сушилки, газовое охлаждение); жидкость - пузыри пара (испарители, эрлифты); жидкость - твердые частицы (гидротранспорт, осаждение). В данных примерах основной фазой является непрерывной фаза, а вторая фаза - дискретная фаза. На границах раздела фаз основные теплофизические свойства меняются скачком.
Количество дискретной фазы в двухфазном рабочем теле определяется объемной концентрацией
,
где V1, V2 - объемы непрерывной и дискретной фаз;
Vсм - объем двухфазного рабочего тела.
Средняя плотность двухфазного рабочего тела, зная истинные плотности фаз, определится как
.
При расчете течения многофазных сред, производят “размазывание” дискретной фазы по объему рабочего тела и после этого применяют аппарат дифференциального исчисления к двум сплошным средам (несущей и несомой).
Основные свойства жидкостей, существенные при рассмотрении задач механики жидкости, - плотность и вязкость. В некоторых случаях (при образовании капель, течении тонких струй, образовании капиллярных волн и др.) имеет значение также поверхностное натяжение жидкостей.