1.Płyn newtonowski To taki, który zachowuje się zgodnie z hipotezą Newtona – mianowicie, że „wartość siły dT przeciwdziałającej prostopadłemu odkształceniu elementarnego prostopadłościanu wynosi $dT = \mu\frac{\text{dV}}{\text{dy}}$dA gdzie: $\frac{\text{dV}}{\text{dy}}$-grad prędkości; dy –odległość sąsiednich warstw $\tau = \frac{\text{dT}}{\text{dA}} = \mu\frac{\text{dV}}{\text{dy}}\ ;$naprężenia styczne proporcjonalne do współczynnika lepkości |
6. Wielkości fizyczne opisujące ciecze: -gęstość $\rho = \frac{m}{V}$ -ciężar właściwy $\gamma = \frac{\rho}{g}$ -ściśliwość: czyli podatność płynu na odkształcenie objętościowe -lepkość: wynik występowania adhezji (przyciągania), współczynnik ten opisuje opór jaki stawia płyn przeciwko odkształceniu |
11.Siły działające na powierzchnię Siły powierzchniowe- są to siły oddziaływania wzajemnego między elementami płynu, po obu stronach powierzchni S, lub np. między płynem a ścianą. Np.: -siła ciśnienia -napór cieczy na ścianki zbiornika -tarcie wewnątrz płynu -oddziaływanie między strumieniem płynu i ściankami (np. łopatką wirnika) Siły powierzchniowe występują zawsze, niezależnie od tego czy ciecz lepka czy nie, czy w spoczynku czy ruchu. Siły powierzchniowe styczne – nie występują w cieczach idealnych |
16. Kiedy i w jakich warunkach występują siły powierzchniowo styczne Siły powierzchniowe wywołują w danej powierzchni stan naprężen (pole tensorowe). Naprężenia styczne nie występują w cieczach idealnych, oraz dla cieczy rzeczywistych, ciecze te muszą być w ruchu. Powstałe naprężenia można opisać:
|
---|---|---|---|
2. Równanie N-S a prawo Pascala Równanie N-S ma postać:
Jeżeli założymy , że ciecz jest w spoczynku to wektor prędkości v=0 otrzymamy wówczas równanie hydrostatyki $F = \frac{1}{\rho}grad(p)$ W wielu zagadnieniach technicznych pomija się wpływ sił masowych, np. w hydrostatyce siłowej. Wówczas F=0, co pokazuje, że ciśnienie jest stałe w całej objętości cieczy. |
7. Działanie siły naporu na skośną ścianę. Napór na ściankę płaską dowolnie zorientowaną równy jest ciężarowi słupa cieczy, którego podstawą jest dana ściana, a wysokością głębokość zanurzenia geometrycznego środka ciężkości danej ściany: Zc N=ρg∫zdA = ρgZcA Punkt przyłożenia siły naporu – środek naporu wyznaczamy z momentu sił elementarnych Mo=γ∫ArAXn * zdA |
12. Równanie ciągłości przepływu Równanie ciągłości przepływu przedstawia równość wydatków objętościowych, masowych lub ciężarowych w obranych przekrojach. Dla jednowymiarowego przepływu płynu doskonałego równanie to ma postać: Q=A1*V1=A2*V2 |
17. Równanie N-S i jego interpretacja
Równanie Naviera Stoksa to równanie różniczkowe przepływu cieczy newtonowskiej. Ostatni człon odnosi się do przepływu płynów ściśliwych. Dla płynów nieściśliwych divV=0. Równanie N-S jest bilansem sił działających w cieczach rzeczywistych. Dla cieczy idealnych v=0 i wówczas z równania N-S przechodzimy do równania cieczy idealnej. W zapisie wektorowym dla cieczy nieściśliwej równanie to ma postać
Jeśli jako v przyjmiemy 0 to mamy równanie hydrostatyki F=$\frac{1}{\rho}\text{gradp}$ |
3. Zasada zachowania pędu Wychodzimy z II zasady dynamiki Newtona gdzie pęd: P=m*v jest to zmiana ilości pędu w czasie zatem $\frac{\text{dP}}{\text{dt}} = \frac{d(mv)}{\text{dt}} = \sum_{}^{}\text{Fi}$ Po dalszych przekształceniach dojdziemy do wzoru gdzie $\frac{\text{dP}}{\text{dt}} = \rho Q\left( v2 - v1 \right) = F$ ;gdzie F uwzględnia wszystkie siły działające w zjawisku. Zasadę zachowania pędu wykorzystuje się do określania reakcji ścian na przepływ ciecz, reakcje wypływającej cieczy (np. silnik odrzutowy) oraz reakcje cieczy na elementy maszyn przepływowych (np. pompa wirowa) |
8. Zasada zachowania pędu Wychodzimy z II zasady dynamiki Newtona gdzie pęd: P=m*v jest to zmiana ilości pędu w czasie zatem $\frac{\text{dP}}{\text{dt}} = \frac{d(mv)}{\text{dt}} = \sum_{}^{}\text{Fi}$ Po dalszych przekształceniach dojdziemy do wzoru gdzie $\frac{\text{dP}}{\text{dt}} = \rho Q\left( v2 - v1 \right) = F$ ;gdzie F uwzględnia wszystkie siły działające w zjawisku. Zasadę zachowania pędu wykorzystuje się do określania reakcji ścian na przepływ ciecz, reakcje wypływającej cieczy (np. silnik odrzutowy) oraz reakcje cieczy na elementy maszyn przepływowych (np. pompa wirowa) |
13. . Rozkład sił i prędkości na profilu Podczas ruchu ciała w płynie lepkim, na ciało będzie działać siła o dwóch składowych, prostopadła do wektora prędkości, będzie siłą nośną/wyporu hydrodynamicznego, a druga siłą oporu-która powstaje w wyniku różnicy ciśnień za opływanym ciałem. Oprór stawiany przez ciało określa się wzorem
Celem podczas projektowania jest takie zaprojektowanie profilu, aby składowa nośna była jak największa przy jak najmniejszym oporze. |
18. Kryteria stateczności ciał częściowo zanurzonych (statki) G=W jest to warunek równowagi ciał pływających. Jeżeli W>G ciało się wynurza aż do równowagi Jeżeli W<G ciało tonie. Stateczność ciał pływających, jest to zdolność powrotu ciała pływającego do położenia pierwotnego po uprzednim jego wychyleniu z położenia równowagi. Aby była równowaga W i G muszą działać w osi. Zg=Zb – stateczność chwiejna Zg<Zb - ciało stateczne Zg>Zb - ciało niestabilne Punkt meta centryczny Mo=Ro+Zb-Zg Mo>0 ciało stateczne Mo<0 ciało niestateczne Mfi jest to punkt przecięcia się siły wyporu z osią ciała (w poł. Równowagi) punkt ten powinien być powyżej punktu ciężkości Ponieważ G i W podczas wychylenia nie działają w lini pojawia się moment prostujący Mp= w*Mfi*Sc=w*l ;gdzie l – ramie prostujące |
4. Opory liniowe w przewodzie osiowo symetrycznym Powstają one w skutek działania m.in. sił tarcia $\frac{1}{\sqrt{\lambda}} = - 2log(\frac{2.5}{\text{Re}\sqrt{\lambda}} + \frac{k}{3,7d}$ gdzie k –chropowatość; λ-wsp strat liniowych |
9. Równanie Bernoulliego dla rzeczywistych Równianie B dla rzeczywistego płynu(newtonowskiego) przy uwzględnieniu strat przepływu.
Straty lokalne: Hstr=$\zeta\frac{V^{2}}{2g}$ Staty ciągłe: Hstr=$\lambda\frac{l}{d}\frac{V^{2}}{2g}$ Jeżeli lepka ciecz płynie przewodem, to narastają straty przepływowe wynikające z konieczności pokonania sił stycznych. W wyniku czego zaobserwować można spadki energi, które objawiają się spadkami ciśnienia – nie zmienia się pęd przepływającej cieczy. |
14. Charakretystyka rurociągów: Szeregowo Równolegle |
19. Równanie Bernoulliego dla idealnej $\frac{V^{2}}{2g} + \frac{p}{\text{ρg}} + Z = const$ Gdzie: $\frac{V^{2}}{2g}$;wysokość prędkości $\frac{p}{\text{ρg}}$;wysokość ciśnienia z- wysokość położenia założenia: -płyn nieściśliwy -przpepływ nie zmienia się w czasie Można zastosować do obliczania np. wypływu płynu przez mały otwór |
5. Rozkład sił i prędkości na profilu Podczas ruchu ciała w płynie lepkim, na ciało będzie działać siła o dwóch składowych, prostopadła do wektora prędkości, będzie siłą nośną/wyporu hydrodynamicznego, a druga siłą oporu-która powstaje w wyniku różnicy ciśnień za opływanym ciałem. Oprór stawiany przez ciało określa się wzorem
Celem podczas projektowania jest takie zaprojektowanie profilu, aby składowa nośna była jak największa przy jak najmniejszym oporze. |
10. Charakretystyka rurociągów: Szeregowo Równolegle |
20. Wykres Ancony Jest to graficzne przedstawienie przebiegu wysokości: energi rozporządzalnej, ciśnienia. Wysokość energi maleje w kierunku przepływu na wskutek strat energetycznych. |