I. Część teoretyczna

1. Równanie Bernoulliego dla cieczy rzeczywistej

Ciecz rzeczywista posiada szereg właściwości, które zdecydowanie różnią ją od cieczy doskonałej. Najważniejszą jest lepkość, która powoduje powstawanie oporów w czasie przepływu cieczy, a tym samym spadek całkowitej energii strumienia. Jednak znana zasada zachowania energii w układach zamkniętych pozostaje i w tym przypadku słuszna, gdyż energia mechaniczna, którą traci płynący strumień zmienia się w energię cieplną. Energie strumienia cieczy rzeczywistej rozpatrywane w dwu dowolnie wybranych przekrojach będą różnić się między sobą wielkość strat (h_str), jakie powstały przy przepływie cieczy z jednego przekroju do drugiego. Równanie Beronulliego dla strumienia cieczy rzeczywistej przyjmuje postać:

Wprowadzenie do równania Bernoulliego wyrażenia h_str całkowicie zmienia wykresy linii ciśnień i linii energii. Straty te powodują, że linia energii nie jest pozioma, lecz obniża się w kierunku przepływu cieczy. Całkowita energia strumienia, zwana naporem hydraulicznym H w interpretacji geometrycznej jest zawsze rzędna punktu wzniesionego ponad zwierciadło wody w rurce piezometrycznej lub wakuometrycznej o wartości v²/2g. Przykładem, gdzie wykorzystuje się równanie Bernoulliego jest zwężka Venturiego, która łącznie z manometrem różnicowym lub przyrządem sumującym służy do pomiaru objętości przepływu strumienia cieczy w przewodach ciśnieniowych. Zasada miernicza zwężki Venturiego oparta jest na efekcie wzrostu prędkości w przewężeniu przewodu (wynika to z równowagi ciągłości) i związanym z nim spadkiem ciśnienia.

2. Równanie ciągłości strumienia cieczy

Zgodnie z zasadą zachowania masy przez każdy przekrój strugi przepływa w jednostce czasu jednakowa ilość cieczy. Ruch nazywamy ciągłym, jeśli rozważany obszar przepływu jest całkowicie wypełniony cieczą. Dla strumienia cieczy równanie ciągłości ruchu przyjmuje postać

v_1śrF₁ = v_śrF₂ = Q = const.

Jest to jedno z najważniejszych równań hydrodynamiki oznaczające, że dla przepływów w przewodach zamkniętych oraz dla stalonych przepływów w przewodach otwartych, iloczyn średniej prędkości i pola jest taki sam w każdym przekroju strumienia. Występująca w równaniu prędkość średnia jest to taka prędkość, którą posiadałby strumień gdyby prędkości wszystkich cząstek były jednakowe, a przepływ był równy rzeczywistemu.

3. Straty liniowe

Przy przepływie cieczy rzeczywistej w przewodzie występują straty na długości zwane liniowymi. Przy niezmiennym przekroju przewodu są one proporcjonalne do długości przewodu, a w przeważającej większości przypadków (wobec burzliwości ruchu) są również proporcjonalne do kwadratu prędkości średniej w przewodzie.

4. Straty miejscowe

Niezależnie od strat na długości przewodu mogą także występować straty miejscowe, zwane także lokalnymi, wywołane różnego rodzaju przeszkodami lokalnymi powodującymi zaburzenia w ruchu cieczy, na przykład zmianą kierunku ruchu czy zmianą powierzchni przekroju poprzecznego przewodu. Straty lokalne objawiają się w postaci dość nagłego spadku wysokości ciśnienia.