|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Вывод формулы для координат центра давления на плоскую стенкуНайдем координату центра давления на площадке со. Будем считать для простоты, что на стенку действуют только силы избыточного давления, т. е.p о=0 Обозначим центр давления буквой D. Тогда его координата по стенке будет lD. Вспомним теорему механики о том, что момент равнодействующей силы (в нашем случае - гидростатического давления) относительно оси (возьмем ось Ох) равен сумме моментов составляющих сил, т. е. Из формулы dP = pо dω + 𝜌gl sin a dω. определим величину dP и, с учетом того, что Ро = 0, получим где Jx - момент инерции площадки со относительно оси х. Отсюда: Подставим в эту формулу значение Р из выражения и, учитывая, что ро = 0, получим: Выразим момент инерции относительно оси х — Jx — через момент инерции относительно оси, проходящей через центр тяжести площадки со и параллельной оси х —Jс: Тогда окончательно имеем (2.14) Из этой формулы видно, что l D всегда будет больше 1с, т. е. центр давления лежит глубже, чем центр тяжести площадки ω Величина имеет размер длины и называется эксцентриситетом давления. Эксцентриситет давления уменьшается с увеличением глубины погружения площадки. Если площадь ω имеет ось симметрии, перпендикулярную оси х, то формула (2.14) полностью определяет положение центра давления. В случае несимметричной фигуры нужно отыскать вторую координату центра давления в направлении, параллельном оси х. Построим ось у, перпендикулярную оси х, и проведем все расчеты и рассуждения, аналогичные вышеприведенным, относительно этой оси. Получим: Здесь - центробежный момент инерции площадки ω относительно осей х и у. Следует иметь в виду, что центробежный момент инерции может быть и положительным, и отрицательным, в зависимости от расположения оси у. В предыдущих рассуждениях принято, что давление на поверхности жидкости /7о равно нулю. Если оно отлично от нуля, то учесть его можно так: точкой приложения силы внешнего давления на площадку будет центр тяжести этой площадки; точкой приложения избыточного давления является центр давления. Зная две этих силы и точки их приложения, можно найти общий центр давления на площадку, при этом полная сила давления на площадь ω будет равна сумме внешнего и избыточного давлений. 9. Давление на цилиндрические и сферические поверхности. Рассмотрим открытый сосуд, заполненный покоящейся жидкостью. Одна из стенок сосуда имеет цилиндрическое очертание. (.) 0 – центр кривизны поверхности. В соответствии с I свойством гидростатического давления в каждой точке такой поверхности давление направлено по нормали. Следовательно, в случае цилиндрической (и сферической) поверхности направление результирующей силы давления P всегда проходит через центр кривизны поверхности. В общем случае криволинейной поверхности с несколькими центрами кривизны это не выполняется – через центр кривизны поверхности в данной точке проходит только направление элементарных составляющих сил. Результирующую силу давления P можно разложить на де составляющие:
Таким образом, дя определения величины и направления силы P необходимо определить Рв и Pг. Найдём Рв и Pг. (7.2) [1] Для этого выделим на рассматриваемой криволинейной поверхности элементарную площадку dw (Рис. 7.2). В связи с малостью её размеров её можно считать плоской. Центр площадки находится на глубине h. [2] На эту площадку действует сила dP, обусловленная гидростатическим давлением в точке, соответствующей центру площадки. Как и ренее, пренебрегаем изменением давления при перемещении вдоль площадки в связи с малостью её размеров.
Горизонтальная составляющая силы dP: Из рисунка 7.2 видно, что - вертикальная проекция площадки dw Таким образом: Проинтегрируем последнее выражение по площади w поверхности сосуда, для того чтобы получить величину горизонтальной составляющей силы давления на эту поверхность. поскольку - статический момент вертикальной проекции площади dw относительно оси OX. (В данном случае ось OX направлена нормально к плоскости чертежа, она находится на прямой, образованной пересечением цилиндрической поверхности и плоскостью свободной поверхности жидкости). hc – глубина погружения центра тяжести вертикальной проекции площади w. - вертикальная проекция площади w (сумма вертикальных проекций элементарных площадок dwв). Таким образом: Это утверждение можно распространить и на случай других криволинейных поверхностей (нецилиндрических). Вертикальная составляющая силы давления dP на элементарную площадку: (*) аналогично - горизонтальная проекция площадки dw. Для определения величины вертикальной составляющей силы давления на рассматриваемую поверхность проинтегрируем (*) по площади w. где – объём жидкости, находящийся над элементарной площадкой dw; – объём жидкости, находящийся над криволинейной поверхностью – объём тела давлении – горизонтальная проекция площади криволинейной поверхности; - вес тела давления. Итак: Это утверждение также можно распространить и на случай других криволинейных поверхностей (нецилиндрических). Зависимости, полученные для величин горизонтальной и вертикальной составляющих силы гидростатического давления на криволинейные поверхности справедливы также и для плоских поверхностей. случае определения составляющих силы избыточного гидростатического давления при давлении на поверхности жидкости равном атмосферному, давление на поверхности жидкости следует принимать равным нулю. Основные понятия гидродинамики В разделе «гидродинамика» изучаются законы движения жидкости. Движение несжимаемой жидкости характеризуется величинами давления и скорости (в случае несжимаемой жидкости плотность можно считать постоянной). Виды движения жидкости. В движущейся жидкости скорость v и давление p могут изменяться в пространстве и во времени: в связи с этим различают виды движения: Неустановившееся – вид движения, при котором давление и скорость изменяются во времени и в пространствеУровень в сосуде будет падать и скорость потока будет изменяться во времени. Одновременно с каждый момент времени скорость v в разных частях трубопровода из за его сужения будет разной (так же как и давление p). Установившееся ( стационарное) – вид движения, при котором давление и скорость постоянны во времени, а изменяются только в пространстве. В сосуд добавляют воду по мере её вытекания, таким образом скорость изменяется только из-за сужения трубопровода (увеличивается к концу), то есть изменяется только в пространстве. Скорость и давление в каждой точке потока постоянны. Равномерное – вид движения, при котором давление и скорость постоянны во времени и в пространстве. Также различают напорное и безнапорное движение жидкости. Напорное движение – в потоке отсутствует свободная поверхность. Безапорное движение – в потоке имеется свободная поверхность. Линия тока – воображаемая линия, проведённая в потоке, таким образом, что в каждой её точке направление скорости совпадает с касательной к этой линии.То есть, если известны линии тока, то если в любой их точке провести касательную, её направление совпадёт с направлением скорости. При неустановившемся движении линии тока изменяются во времени. При установившемся движении линии тока постоянны во времени. Элементарная струйка тока. Рассмотрим безграничный поток жидкости. Выделим в этом потоке элементарную площадку dw. Площадка dw настолько мала, что в её пределах скорость потока жидкости проходящего сквозь неё можно считать одинаковой для всех её точек. Через каждую точку контура, ограничивающего площадку dw проведём линию тока. Эти линии тока в совокупности составляют поверхность тока.В связи с тем, что скорости в каждой точке такой поверхности направлены по касательной (так как поверхность образована линиями тока), сквозь поверхность тока перемещения жидкости не происходит.((часть потока, ограниченная поверхностью тока и есть элементарная струйка)) Элементарной струйкой называется часть потока, ограниченная линиями тока, проведёнными через все точки жидкого контура, заключающего в себе элементарную площадку.
Таким образом, поток жидкости можно рассматривать как совокупность элементарных струек.При установившемся движении элементарная струйка обладает следующими свойствами: 1. Положение элементарной струйки неизменно в пространстве. 2. Отсутствует переток жидкости через боковую поверхность элементарной струйки. 3. Скорости во всех точках одного поперечного сечения элементарной струйки одинаковы. Геометрические характеристики потока жидкости. Живое сечение потока – поверхность, проведённая таким образом, что она оказывается нормальна к линиям тока. Цилиндрический поток Нецилиндрический поток
Смоченный периметр – часть периметра, находящаяся в контакте с жидкостью. При напорном движении смоченный периметр и геометрический периметр совпадают. Смоченный периметр – та область сечения потока в которой действуют силы внешнего трения. Гидравлический радиус потока – отношение величины площади живого сечения потока w к его смоченному периметру c. (8.1) Для напорного движения в трубопроводе круглого сечения радиусом r: Таким, образом гидравлический радиус характеризует форму потока жидкости. Расход жидкости – объём жидкости W, проходящий через живое сечение потока в единицу времени t. Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.008 сек.) |