Последний интеграл в зависимости (3.83) характеризует потери механической энергии в потоке на участке 1-2, т.е. потери энергии, утрачиваемые струйками на работу сил трения. Средняя потеря энергии на участке потока жидкости
(3.89)
где - удельные потери энергии.
С учетом вышеизложенного уравнение (3.83) можно выразить следующим образом:
. (3.90)
Разделив
левую и правую части выражения (3.90) на единицу веса жидкости за время
, получим
. (3.91)
Данное уравнение (3.91) является уравнением Бернулли для конечного потока реальной жидкости.
Значения
и
-
коэффициенты кинетической энергии, зависящие от неравномерности распределения
скоростей по живым сечениям 1-1 и 2-2 потока.
Сумма
членов уравнения (3.91) - полная удельная механическая энергия потока;
- удельная энергия положения живого
сечения;
- удельная энергия давления в живом
сечении потока;
- удельная кинетическая энергия
потока, динамический (скоростной) напор;
- удельная
потенциальная энергия, гидростатический напор;
- потери
удельной энергии на участке, потери напора.
Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости является уравнением баланса механической энергии с учетом ее потерь. Энергия, затрачиваемая на работу сил трения, превращается в тепловую, которая рассеивается в потоке и влечет за собой некоторое увеличение температуры жидкости потока.
3.11. ТЕОРЕМА ИЗМЕНЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ ДЛЯ ПОТОКА ЖИДКОСТИ
При решении некоторых гидравлических задач использования уравнения Бернулли недостаточно, и в этих случаях применяется теорема об изменении количества движения материальной точки.
Количеством
движения материальной точки называется произведение ее массы на скорость ее движения
. Количество движения
является вектором, направление которого
совпадает с направлением движения, т.е. со скоростью. Количество движения, зависящее
от массы и ее скорости, является мерой механического движения. Понятие
количества движения (КД) положено в основу механики Ньютона.
Тело
массой под действием сил переместится в другое положение
за определенное время
, и скорость тела изменится
до
.
Изменение
количества движения
. (3.92)
За этот промежуток времени на тело будет действовать импульс сил
. (3.93)
Теорема
количества движения сформулирована следующим образом. Изменение количества движения материальной
точки за некоторый промежуток времени равно сумме импульсов сил, приложенных к
точке, за этот же промежуток времени, :
. (3.94)
Теорема количества движения называется также теоремой импульсов.
Применим
данную теорему к участку потока между сечениями 1-1 и 2-2 при установившемся
движении потока жидкости расходом в определенный
промежуток времени (рис. 3.12). За время
участок
между сечениями 1-1 и 2-2 переместится в положение, определяемое сечениями 1'-1'
и 2'-2'. Изменение количества движения
(3.95)
Масса элементов участков 1-1' и 2-2' на рисунке заштрихованы. Так как стенки потока непроницаемы, то согласно уравнению неразрывности массы этих элементов одинаковы:
. (3.96)
Масса, проходящая через сечения,
.
Рис. 3.12. К теореме количества движения для потоков жидкости
Если в живом сечении местные скорости в разных его точках различны, то количество движения
, (3.97)
где -
скорость в определенной точке сечения, местная скорость.
При
предположении, что скорости во всех точках живого сечения равны средней
скорости , вводится коэффициент Буссинеска
(коэффициент количества движения)
. (3.98)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.