Предмет гидравлика и основные физические свойства жидкости. Основные физические свойства жидкости. Понятие об идеальной жидкости, страница 15

б) скорость , и ускорение  в сходственных точках в соответственные моменты времени связаны постоянными соотношениями: 

; ;                                        (74)

где:     - масштаб скорости;

 -  масштаб ускорения.

Для динамического подобия введено понятие масштаб времени:

;                                                                                    (75)

где:  - масштаб времени.

Две гидросистемы динамически подобны, если:

а) в любой паре сходственных точек действуют одноименные силы;

б) соотношение величин соответствующих сил для любой пары сходственных точек одинаково по всему объему:

,                                                                      (76)

где:  -  масштаб сил.

в) силы, действующие на системы, одинаково ориентированы относительно друг друга.

Динамические подобные системы обязательно кинематически и геометрически подобны, т.е. механически подобные системы.

При динамическом подобии возникает понятие масштаб плотности:

.                                                                                   (77)

Общий закон механического подобия Ньютона - в динамических подобных системах между любыми двумя соответствующими силами  и  при  должно существовать постоянное соотношение  - называемое критерием Ньютона (рис. 1.52.):

.                                                  (78)

1

1

Рис. 1.52.  Схема подобия потоков.

Кавитационные течения.

В некоторых случаях при движении жидкости в закрытых руслах происходят явления, связанные с изменением агрегатного состояния жидкости, т.е. превращение ее в пар, а также с выделением из жидкости растворенных в ней газов. Например, при течении через местное сужение трубы происходит увеличение скорости и падение давления (рис. 1.53., 1.54.).

Если абсолютное давление при этом достигает значения, равного давлению насыщенных паров этой жидкости, при данной температуре, или давления, при котором начинается интенсивное выделение из нее газов, то в данном месте потока начинается интенсивное парообразование и выделение газов.

В расширяющейся части потока скорость падает, а давление увеличивается, и выделение паров прекращается, а выделившиеся пары конденсируются.Это местное нарушение сплошности и есть кавитация.

Кавитация – физическое явление, которое характеризуется понижением давления и разрывом сплошности (Кавитус – каверна, пустота).

 

Рис. 1.53.   Схема кавитационного течения.

Кавитация сопровождается шумом, повышением температуры и различными видами износа. Для разрыва жидкости нужна сила 2000 кг/см² (как и на сталь).

Виды износа:

1.  Электролитический – возникают ионы между деталями (электродами).

2.  Механический – наличие контактной поверхности. Возможен отрыв жидкости на поворотах за счет центробежных сил, возможно даже и образование вакуума (рис. 1.54.).

Рис. 1.54.  Пример кавитации.

Дальше, в области повышенного давления, пузырьки захлопываются у стенки при давлении  от 10 до 100 МПа, образуя так называемый Ребиндер-гидроклин.  

3.  Эрозия – «вымывание» металла, за счет окисления с  кислородом, остается углеродный «скелет» (губчатая структура).

4.  Коррозия – химия процессы..

5.  Резонанс, вибрации, взрыв (при резком расширении после сжатия).

Кавитацию легче не допускать, чем с ней бороться.

Для характеристики кавитационного течения применяется безразмерный критерий - число кавитации:

                                                                              (79)

где:    p – давление жидкости,

p_п- давление насыщенных паров жидкости.

1.3.9. Ламинарное движение жидкости в трубах

Ламинарное движение происходит при числе Рейнольдса меньше 2320 ().

В практике ламинарный режим встречается редко, поэтому мы ограничимся лишь основными данными по ламинарному движению, позволяющими оттенить особенности турбулентного режима (рис. 1.55.).