Основные понятия гидродинамики и виды движения жидкости

ТЕМА 3.ОСНОВЫ ГИДРОДИНАМИКИ

В гидродинамике жидкость считается сплошной (непрерывной) средой, сплошь заполняющей пространство без образования пустот. Все свойства жидкости (плотность, вязкость и др.), если не являются постоянными, то меняются в пространстве непрерывно, т.е. при бесконечно малом перемещении в пространстве получаются и бесконечно малые изменения свойств жидкости.

Динамика жидкости (гидродинамика) - изучает законы движения жидкости как результат действия сил.

Движение жидкости характеризуется следующими гидромеханическими элементами: скорость движения частиц и гидродинамическое давление.

Так как все реальные жидкости имеют вязкость, то в них не может быть взаимного смещения (разрыва) прилегающих друг к другу частиц, и поэтому скорости частиц изменяются и во времени, и в пространстве непрерывно, т.е. являются в общем случае непрерывными функциями координат пространства и времени.

Таким образом, чтобы полностью охарактеризовать картину движения жидкости, надо знать гидромеханические элементы во всех точках пространства, занятого движущейся жидкостью, а также ее механические свойства.

Основные понятия гидродинамики и виды движения жидкости

В общем случае для потока жидкости скорость движения частицы жидкости и давление являются функциями координат пространства и времени:

, (3.1)

такое движение называется неустановившимся.

Примерами неустановившегося движения жидкости являются истечение жидкости из отверстия при переменном напоре (по мере уменьшения напора величина скорости истечения и давление в выходном сечении струи уменьшается), движение воды в реке при быстром изменении уровня (в паводок) и др.

Если скорость движения частиц жидкости и давление во всех точках потока с течением времени остаются неизменными, то такое движение называется установившимся движением.

При установившемся движении скорость и давление во всех точках с течением времени не меняются, т. е.:

; . (3.2)

Примерами установившегося движения может служить движение воды в канале или реке при постоянном уровне и истечение жидкости из отверстия или крана при постоянном напоре.

Если все частицы жидкости движутся по прямолинейным взаимно параллельным траекториям с равными скоростями, то такое движение, характеризуемое изменением только одной координаты, называется одномерным.

Когда все частицы движутся по траекториям, параллельным некоторой неподвижной плоскости, причем все характеристики движения (скорости, давления и пр.) не зависят от расстояния до этой плоскости, то такое движение называется плоским или двухмерным.

Когда частицы жидкости движутся по траекториям, являющимся пространственными кривыми, что является наиболее общим случаем, то такое движение называется пространственным или трехмерным.