ŻLepkość - zdolność płynów do przenoszenia naprężeń stycznych przy wzajemnym przemieszczaniu elementów poruszających się z różnymi prędkościami. Lepkość zależy od rodzaju płynu, jego temperatury i ciśnienia.
Straty miejscowe - spowodowane zmianą wartości i kierunku prędkości płynu, dzięki kolanom, przewężeniom, rozszerzeniom, rozgałęzieniom itp.
Straty liniowe – wywołane są tarciem wewnętrznym płynu w obszarze warstwy przyściennej.
Ciśnienie hydrostatyczne - wywierane przez ciecz na otaczające ciała nie będące w ruchu.
Podciśnienie – różnica między ciśnieniem atmosferycznym a ciśnieniem bezwzględnym w przypadku, gdy jest ono mniejsze od atmosferycznego.
Nadciśnienie - różnica między ciśnieniem bezwzględnym a ciśnieniem atmosferycznym w przypadku, gdy jest ono mniejsze od bezwzględnego.
Ciśnienie bezwzględne – mierzone względem próżni.
Ciśnienie względne - mierzone w odniesieniu do ciśnienia barometrycznego.
Płyn - substancja, która w spoczynku nie przenosi naprężeń statycznych (wyjątek: płyny plastyczne np. smoła). Wyróżniamy:
- płyn doskonały (nielepki i nieściśliwy)
- płyn lepki i nieściśliwy
- płyn nielepki i ściśliwy
- płyn rzeczywisty (model pełny, lepki i ściśliwy)
Płyn nieściśliwy-płyn o stałej gęstości
Ściśliwość płynu - charakteryzuje jego podatność na odkształcanie objętościowe przy zmianie ciśnienia. ζ = ΔV / V * 1 / Δp
Rozszerzalność cieplna - charakteryzuje jego podatność na odkształcanie objętościowe przy zmianie temperatury. β = ΔV / V * 1 / ΔT
Różnice między przepływem w przewodach a kanałach otwartych. W przewodzie płyn wypełnia cały przekrój poprzeczny przewodu, w kanale tylko część. Istotą kanału otwartego jest istnienie swobodnej powierzchni cieczy. Przepływ w kanale otwartym odbywa się wyłącznie pod działaniem sił ciężkości, bezwładności i tarcia.
Zwężki pomiarowe - najczęściej stosowane przyrządy do pomiaru strumienia objętości lub masy płynu; ich działanie opiera się na wykorzystaniu zwężenia przekroju strug w celu zwiększenia prędkości przepływu , a tym samym zmniejszenia ciśnienia statycznego, czyli wywołania spadku ciśnienia. Wyróżniamy:
- kryzy (otwory ostro krawędziowe)
- dysze (otwory zaokrąglone)
- zwężki Venturiego (przewody zbieżno - rozbieżne).
Liczba Reynoldsa - stosunek sił bezwładności do sił lepkości. Krytyczna liczna Reynoldsa określa charakter przepływu. Wartość liczby Re poniżej 2300 oznacza, że przepływ jest laminarny.
Sonda (rurka) Pitota - przyrząd służący do pomiaru ciśnienia całkowitego.
Sonda (rurka) Prandtla - przyrząd służący do wyznaczania prędkości na podstawie pomiaru ciśnienia dynamicznego.
Metody badania ruchu:
- Lagrange’a (analiza wędrowna) - bada ruch wybranego elementu płynu po jego torze. Jest stosowana głównie w przepływach nieustalonych.
- Eulera (analiza lokalna) - badanie ruchu kolejnych elementów płynu przepływających przez nieruchomy punkt. Odnosi się do wybranego punktu przestrzeni.
Średnica hydrauliczna – stosunek powierzchni przekroju poprzecznego przewodu do obwodu zwilżonego czyli obwodu przewodu stykającego się z płynem.
Różnice i podobieństwa między cieczą, a gazem. Zarówno ciecz jak i gaz przyjmują kształt naczynia, które wypełniają. Ciecz to płyn o bardzo małej ściśliwości, traktowany jako płyn nieściśliwy. W zbiornikach i naczyniach otwartych tworzy powierzchnię swobodną. Gaz to płyn, który pod działaniem sił zewnętrznych i temperatury zmienia swoją objętość.
Przepływ laminarny – przepływ z przewagą sił lepkości nad siłami bezwładności. Poszczególne warstwy przemieszczają się równolegle względem siebie stąd nazwa przepływ uwarstwiony. W przewodzie płaskim -płaski przepływ Poiseuille’a, w przewodzie o przekroju kołowym - przepływ Hagena-Poiseuillea.
Przepływ turbulentny (burzliwy) - ruch zdecydowanie przestrzenny. Występuje powszechnie w przyrodzie (rzeki, powietrze) oraz w technice (przewody, pompy, dmuchawy, turbiny).
Równanie Bernoulliego - jedno z podstawowych równań hydrodynamiki płynów idealnych. Opisuje zachowanie gęstości energii całkowitej na linii prądu. Stanowi całkę bardziej ogólnego hydrodynamicznego równania Eulera. Obowiązuje w podstawowej wersji dla stacjonarnego przepływu nieściśliwego płynu idealnego
Spadek hydrauliczny - stosunek spadku wysokości hydraulicznej do odległości na jakiej spadek ten nastąpił.
Element płynu - objętość dostatecznie wielka w stosunku do długości swobodnych dróg międzycząsteczkowych i dużo mniejsza w stosunku do wymiarów liniowych ciał stałych ograniczających rozpatrywaną masę płynu lub poruszających się w płynie.
Punkty spiętrzenia - miejsca, w których prędkość przepływu spada do zera, występują z reguły przy opływie ciał stałych po stronie napływającego płynu.
Liczba Euler’a Eu - stosunek sił bezwładności do siły wywołanej działaniem ciśnienia. Może również określać stosunek ciśnienia dynamicznego do różnicy ciśnień między dwoma punktami.
Zalety zwężek:
- bardzo duża dokładność pomiarów bez potrzeby wzorcowania zwężek
- szybkie wykonanie pomiaru *
- niezawodność działania ze względu na prostą konstrukcję.
Rodzaje sił działające na płyn:
- siły masowe / objętościowe (siły wywierane na każdy element masy płynu, zawarty wewnątrz objętości, przez zewnętrzne pole sił)
- jednostkowa siła masowa Fm (siła masowa przypadająca na jednostkę masy płynu, mająca wymiar przyspieszenia)
- siły powierzchniowe (siły działające z zewnątrz na powierzchnie płynu w obszarze V)
- jednostkowa siła powierzchniowa (siła działająca na każdy element powierzchni. Ma wymiar naprężenia [Pa]. Zwrócona w kierunku obszaru V. Jej składowe: jednostkowa siła normalna, siła ciśnieniowa)
- jednostkowa siła styczna (oznacza naprężenie styczne τ).
Ciecz-płyn o bardzo małej ściśliwości, traktowany jako płyn nieściśliwy; w odróżnieniu od gazu w zbiornikach i naczyniach otwartych lubi niecałkowicie zapełnionych tworzą tzw. powierzchnię swobodną/zwierciadło cieczy
Gaz-płyn, który pod działaniem sił zewn. i temp. znacznie zmienia objętość
Ośrodek ciągły(continuum)-jest nim model teoretyczny płynu nieuwzględniający struktury cząsteczkowej i nieuporządkowanych ruchów cząsteczek; określenie oznacza, że płyn jest materią ciągłą, czyli wypełniającą przestrzeń w sposób doskonale ciągły
Ciśnienie-sumaryczny efekt zderzeń molekuł z powierzchnią ściany lub ciała zanurzonego; stosunek zmiany pędu molekuł zderzających się w jednostce czasu z elementem tej powierzchni do powierzchni tego elementu
Gęstość –stosunek masy do objętości;
Objętość właściwa- stosunek objętości do masy
Napięcie powierzchniowe-efekt działania sił molekularnych na granicy faz; siły wzajemnego przyciągania zależą od rodzaju obu stykających się ośrodków
Swobodna powierzchnia cieczy-cienka napięta równomiernie błona, wytrzymała na rozciąganie; jej wytrzymałość pochodzi od sił spójności(sił Kohezji), które działają między sąsiednimi molekułami cieczy
Statyka płynów-dzieli się na: 1 Hydrostatykę-zajmującą się zagadnieniami równowagi cieczy, a także siłami wywieranymi przez ciecz na otaczające ściany oraz na ciała nieruchome zanurzone w cieczy. 2 Aerostatykę
Kinematyka-opisuje i analizuje ruch płynów związany z elementem płynów
Dynamika –za pomocą równań określa ruch płynów uwzględniając działanie na płyn sił masowych i powierzchniowych, ustala związek pomiędzy tymi siłami a wielkościami charakteryzującymi ruch
Podobieństwo zjawisk przepływowych-jeśli 2 porównywalne zjawiska są opisane w postaci bezwymiarowej identycznym układem równań i warunków brzegowych, to zjawiska są podobne
Liczby podobieństwa: *Strouhala(St)-parametr charakteryzujący przepływy nieustalone, w których dominującą rolę odgrywają przyspieszenia lokalne *Froude’a(Fr)- określa stosunek siły bezwładności do siły ciężkości; dotyczy głównie zjawisk odbywających się na swobodnej powierzchni cieczy *Euler’a(Eu)-stosunek s. bezwładności do s. wywołanej działaniem ciśnienia (zwykle różnicy ciśnień); może również określać stosunek ciśnienia dynamicznego do różnicy ciśnień między dwoma punktami *Reynoldsa(Re)-stosunek s. bezwładności do s. lepkości(tarcia)
Krytyczna liczba Reynoldsa-wartość liczby Re poniżej której dany przepływ jest zawsze laminarny
Warstwa przyścienna-cienka warstwa tworząca się przy zetknięciu się ze stałą powierzchnią podczas przepływu wewn. lub przepływu zewn.(opływu); prędkość zmienia się w kierunku normalnym do powierzchni, czyli od 0 do prędkości przepływu niezakłóconego(V∞)
Opory przepływów w przewodach-źródłem lepkość płynów, rodzaje: *liniowe-straty ciśnienia wskutek tarcia-wywołane tarciem wewn. płynu w obszarze warstwy przyściennej *miejscowe(lokalne)-spowodowane zmianą wartości i kierunku prędkości, dzięki kolanom, przewężeniom, rozszerzeniom, rozgałęzieniom..
Długie przewody-przewody o dużym stosunku długości do średnicy; decydującą rolę odgrywają opry tarcia
Dławienie strumienia(kontrakcja)-zjawisko związane z wypływem przez mały otwór; wskutek działania sił bezwładności poszczególne strugi cieczy dopływające do otworu z różnych kierunków wywołują przewężenie strumienia
Kanały otwarte lub koryta-podział: *naturalne(rzeki strumienie, potoki) *sztuczne(kanały kanalizacyjne, melioracyjne
Głębokość krytyczna strugi-głębokość o wartości minimalnej hkr a odpowiadający jej ruch-ruch krytyczny
Spadek krytyczny(ikr)-spadek dna, przy którym struga płynąca ruchem jednostajnym osiąga głębokość krytyczną
Odskok hydrauliczny(próg wodny, próg Bidone’a)-głębokość strugi zmienia się gwałtownie, może powstać przy przepływie przez zasuwę do kanału o lekko nachylonym dnie, jego powstanie związane jest z dużą stratą energii płynącej strugi, co wykorzystywane jest w hydrotechnice do zmniejszenia nadmiernej energii kinetycznej strugi
Głębokość sprzężona-obejmuje głębokość przed odskokiem i za nim
Przelew-przegroda ustawiona w kanale otwartym; powoduje spiętrzenie wody i przelewanie się jej ponad krawędzią przelewu; jest nim także wypływ przez duży otwór, o ile swobodna powierzchnia znajduje się na poziomie lub poniżej górnej krawędzi otworu; zastosowanie: w hydrotechnice jako śluzy, jazy, budowle piętrzące, może też pełnić rolę zwężki; podział w zależności od kształtu przegrody: *o cienkich ściankach *grubszych *o szerokiej koronie, od położenia dolnego zwierciadła wody: *niezatopione *zatopione, od szerokości przelewu: *bez bocznego zwężenia * z b.z., od położenia przegrody względem kierunku przepływu: proste, ukośne, boczne, krzywoliniowe, od kształtu prześwitu przegrody: trapezowy, półokrągły, trójkątny