Предмет гидравлика и основные физические свойства жидкости. Основные физические свойства жидкости. Понятие об идеальной жидкости, страница 9

Задача 3. Определить величину и направление (рис. 1. 33.) силы гидростатического давления воды на один метр ширины (погонный метр) вальцового затвора диаметром  d.

Рис. 1. 33.

Величина силы гидростатического давления на затвор определяется по формуле  (34), в нашем случае она имеет вид:

          Р = .                                                      (3-1)

Линия действия сила проходит через центр затвора под углом α, который определится по формуле (33), в нашем случае она имеет вид: 

.                                                                           (3-2)

Горизонтальная составляющая Р_х определится по формуле (27):

Р_х = Р_цт ∙ S_в = ρgh_с (dℓ),                                          (3-3)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      

где:  dℓ - площадь вертикальной проекции.                        

Тогда:   

                     ,                                                               (3-4)

  .                                                     (3-5)

Высоту приложения действия силы Р_х определим по формуле (28):

Момент инерции проекции стенки J_c определим по таблице 1, тогда:

, м⁴ .                                          (3-6)

И окончательно получаем:

.                                         (3-7)

Вертикальная составляющая Р_zопределиться по формуле:

.                                          (3-8)

Полную силу давления Р и угол ее приложения α определим по формулам (3-1) и (3-2).

Таблица 1

Зависимость момента инерции, высоты центра тяжести и площади стенки от ее формы

Форма стенки	Момент инерции, J0	Высота центра тяжести, hцт	Площадь стенки,

1.3. ГИДРОДИНАМИКА

Гидродинамика изучает законы движения жидкости.

В гидродинамике рассматривают жидкость не как материальное тело, состоящее из множества молекул, а как непрерывную среду. Движение жидкости и представляет непрерывную и последовательную деформацию среды.

Задачами гидродинамики является установление зависимости для основных факторов движения жидкости: скорости и давления.

1.3.1. Понятие о струйчатой модели движения

При решении задач практической гидродинамики предполагается, что поток движущейся жидкости состоит из отдельных элементарных струек, не меняющих своей формы. Таким образом, поток разбивается на ряд элементарных струек-трубок.

Линия тока - кривая, проведенная через ряд точек в жидкости таким образом, что она является касательной к направлению скоростей в этих точках.

В установившемся движении линия тока совпадает с траекторией движения частиц.

Трубкой тока - совокупность линий тока образующих трубчатую поверхность.

Элементарная струйка - жидкость, заполняющую трубку тока.

Элементарная струйка обладает следующими свойствами:

1.  Форма элементарной струйки остается неизменной с течением времени, т.к. форма линий тока в установившемся движении во времени не меняется.

2.  Частицы жидкости, движущейся в струйке, не могут проникать в соседние струйки, т.к. боковая поверхность элементарной струйки трубки тока не проницаема.

3.  Ввиду малого сечения, скорость во всех точках поперечного сечения постоянна.

Траектория движения - след движения отдельной частицы жидкости в пространстве.

Поток жидкости - совокупность движущихся струек жидкости.

1.3.2. Основные гидравлические элементы потока