Расход жидкости

Бесконеч­но малым элементом движения обыч­но считают элементарную струйку (рис. 15).

Рисунок 15

Если пересечь элементар­ную струйку ортогональной к линии тока плоскостью, то получим живое сечение струйки площадью . Коли­чество жидкости, протекающее через это живое сечение в единицу времени, называется объемным элементарным рас­ходом dQ, или расходом элементарной струйки:

.

В инженерной практике обычно имеют дело с конечным объемом движущейся жидкости, который называется потоком. Поток жидкости (рис. 16) состоит из бесконечно большого числа бесконеч­но малых элементарных струек, то есть является их совокупностью. Поверх­ность в пределах потока жидкости, нормальная к каждой линии тока, на­зывается живым сечением потока.

Рисунок 16

Объем жидкости, проходящий в еди­ницу времени через живое сечение по­тока, называется расходом Q:

.

В большинстве случаев нельзя полу­чить теоретическую зависимость распре­деления скорости и по живому сечению, что вызывает затруднения при вычислении интеграла. Для удоб­ства практических расчетов вводится понятие средней скорости в живом се­чении потока V, под которой понимается такая одинаковая (реально не сущест­вующая) для всех точек живого сечения скорость, при которой расход равен действительному:

Потоки жидкости по своему характе­ру могут быть разделены на три кате­гории:

-безнапорные потоки — потоки, име­ющие свободную поверхность жидкости, в точках которой внешнее давление обыч­но равно атмосферному (например, движения жидкости в каналах, реках и т. д.);

-напорные потоки, в которых жидкость соприкасается во всех точках с твердыми стенками русла, они не име­ют свободной поверхности, движение происходит под влиянием давления (на­пример, движение жидкости в напорных трубопроводах);

-гидравлические струи, ограничивае­мые только жидкостью или газовой средой, и в отличие от предыдущих пото­ков имеющие в газовой среде со всех сторон свободную поверхность (напри­мер, струя, вытекающая из сосуда через отверстие).

У безнапорных потоков смоченный периметр X составляет только часть периметра живого сечения, у напор­ных — равен всему периметру, а у струй — отсутствует.

Неравномерным движением называют такое, при котором элементы потока из­меняются в пространстве. Следует отме­тить, что неустановшееся движение всег­да является неравномерным, но нерав­номерное движение может быть и уста­новившимся. Неравномерное движение может быть ускоренным или замедлен­ным.

Равномерное движение это такое, при котором элементы потока не изменяются ни во времени, ни в пространстве. От­сюда следует, что равномерное движение всегда является установившимся. Ус­корения при равномерном движении равны нулю.