Mech płyn-opisuje prawa jakie rządzą płynami w spoczynku i ruchu Płyn to zarówn gaz jak i ciecz; to ośrodek ciągu czyli ciecz wypełnia przestrzeń w sposób całkowity aeromechanika zajmuje się gazami hydromechanika nauka teoretyczna zajmuje się modelami matemat, wzorami hydraulika zajmuje się tym samym co to wyżej, ale ma formę doświadczalną Właść fizyczne cieczy gęstość [kg/m3] ρw=1000; ciężar właściwy γ=ρg [N/m3], γw=9810; rozszerzalność cieplna, ściśliwość-zmiana objętości przy zmianie ciśnienia, prężność, lepkość- zdolność cieczy do stawiania oporu przy wzajemnym przesuwaniu się jej cząstek względem siebie Siła tarcia wewnętrznego skierowana przeciwnie do kierunku ruchu, jest skutkiem lepkości cieczy na powierzchni sąsiednich warstw. Dla cieczy newonowskic ta hipoteza jest prawdziwa (woda z gruntem, płynny beton, smoła, miód, płynna masa plastyczna μ -miara lepkości cieczy, dynamiczny WSP. Cieczy [Pa*s] V-lepkość kinematyczna [m2/s] Siły działają na cicz A)Powierzchniowe-są to siły które oddziaływają na powierzchnię, która jest ogranicza ciecz np.siła pochodząca od ciśnienia, powietrza atmosferycznego, siła oporu ściany naczynia. Wartość siły powierz jest zawsze proporcjonalna do pola powierz na którą działa. Tał=S/A B)Masowe-to siły będące skutkiem oddziaływania pól fizycznych, działają na odległość i na każdy elem. Cieczy, która jest w zasięgu tego pola np. siła ciężkości, elektromagnetyczna, temperaturowe, skurczowe, rozkurczowe, bezwładności Hydrostatyka dział który zajmuje się cieczą pozostającą w równowadze Warunki V=0 (bezruch) i dH/dt=0 (nie zachodzą zmiany własności fizycznych w czasie) Rodzaje równ cieczy A)bezwzględna 1.gdy ciecz jest nieruchoma względem inercjalnego układu odniesienia 2. absolutnie spoczywa albo porusza się ale bez przemieszczeń 3 na ciecz działa tylko siła ciężkości 2)względna kiedy jest nieruchoma względem poruszającego się naczynia w którym się porusza Równanie równowagi (hydrost) dp=ρ(ax*dx+ay*Dy+Az*dz) gdze dp-zmiana ciśnienia, g-gęstość cieczy, ax-suma rzutów wektorów jednost sił masowych na układ płaskim osi układu X itd. Ay, Az Obliczanie ciśnienia w punkcie cieczy p=p0+γ*h, gdzie p-całkowite bezwzględne ciśnienie w danym punkcie, p0 ciśnienie zewnętrzne jaki panuje na powierzchni ograniczającej, γ-cięzar własny, h- pionowe zagłębienie danego punktu pod powierzchnią cieczy nadciśnienie dodatnia różnica między danym ciśnieniem, a ciśnieniem atmosferycznym Δp=p-pa >0 Prawo Pascala: Gdyby pominąć działanie sił masowych, ciśnienie w każdym punkcie cieczy byłoby jednakowe i równe ciśnieniu zewnętrznemu p0. Pow. Izobaryczna pow jednakowych ciśnień, w każdym jej punkcie panuje jednakowe ciśnienie Ciecz która jest w równowadze bezwzględnej jej wszystkie pow jednakowego ciśnienia są pow. Poziomymi. W cieczy pozostającej w równowadze zwierciadło cieczy układa się zawsze prostopadle do kierunku działania wektora wypadkowej sił masowych. Pow piezometryczna to pow izobaryczna przechodząca przez zwierciadło cieczy w piezometrze. W zbiornikach otwartych pow piezometryczna pokrywa się ze zwierciadłem czy w zbiorniku. Parcie-siła z jaką działa ciecz na otoczenie np. ściana naczynia Powie parcia-pow. Na którą obliczam siłę parcia Środek parcia [C] punkt, w którym linia działania wektora parcia przebija powierzchni parcia Obliczanie parcia met. garf 1.Nalaży narysować tzw. Przekrój bryły parcia 2.Kształt przekroju bryły parcia oraz kształt powierzchni parcia wyznaczają w przestrzeni tzw. Bryły parcia. 3.wartość siły parcia P będzie równa objętości otrzymanej bryły parcia i ciężaru właściwego cieczy |
Kinematyka zajmuje się opisem ruchu cieczy, opisem geometrii ruchu Podział ruchu cieczy 1.R ustalony V,p,F,T,Q, ρ=\f(t V,p,F,T,Q, ρ=f(t) r. nieustalony (stacjonarny) V,p,F,T,Q, ρ=\f(x,y,z) r.jednostajny V,p,F,T,Q, ρ=f(x,y,z) r.zmienny x,y,z zmieniają się od przekroju do przek r.ustalonywar równoległość zwierciadła i dna powierzchni cieczy r.zmiennywar zwierciadło cieczy nie jest równoległe do dna powierzchni 2.Ruch mamy 1,2i 3 wymiarowy Met. analizy ruchu cieczy 1.Met analizy wędrownej (Lagrange'a) w tej met sledzimy losy wybranej cząstki cieczy podczas jej przemieszczania w czasie i przestrzeni 2.Met analizy lokalnej (Eulera) obserwujemy wybrany punkt cieczy i patrzymy jak w tym punkcie zmieniają się wartości fizyczne wraz z upływem czasu Tw Cauchy-Helmholtza o rozłożeniu ruchu cieczy Treść tego tw. Mówi, że ruch elementu cieczy i cząstki cieczy składa się z 3 ruchów składowych: postępowego, odkształcenia (postaciowego v objętościowego lub 1 i 2) oraz ruchu obrotowego. Zgodnie z równaniam Cauchego prędkość dowolnej cząstki cieczy składa się z prędkości ruchu postępowego, z prędkości deformacji (odkształceń) i pręd ruch obrotowego. Czyli czątka cieczy może płynąć, przesuwać się, odkształcać i obracać. Na podstawi tego ruch płynu dzielimy: 1.bezwirowy (potencjalny)- gdy nie ma ruchu obrotowego cząstek, nie występuje tzw. Wektor wiru
2.bezodkształceniowy gdy prędkość deformacji jest zerowa 3. czysto-odkształceniowy jest tylko odkształcenie, nie ma obrotu, nie ma przesuwania 4. czysto- postępowy cząstka wyłącznie się przesuwa Obliczanie parcia poziomego Ph: 1.Po stronie cieczy przyjąć pionową rzutnię 2. Zrzutować daną powierzchnię zakrzywioną na przyjętą rzutnię, otrzymamy płaską figurę, która będzie rzutem ściany i parcie Ph policzymy jako parcie otrzymany poziomy rzut (met graf v analityczna ) Obliczanie składowej pionowej 1.Zrzutować daną powierz zakrzywioną na powierz piezometryczną 2.Figura zawarta pomiędzy powierzchnią piezometryczną i przekrojem ściany będze przekrojem siły parcia pionowego 3. Wartość Pv będzie równa objętości otrzymanej bryły parcia pionowego razy ciężar właściwy cieczy 4.Wektro Pv przejdzie przez środek ciężkości otrzymanej bryły parcia 5.Zwrot siły Pv zalezy od tego gdzie znajduje się ciecz. Gdy powierz piezometryczna jest zwierciadłem cieczy zbiornika wówczas jeżeli ciecz jest pod ścianą to zwrot Pv będzie do góry Zależnośći kontrakcji :zależy od kształtu, od ukształtowania ścian otworu, od lepkości cieczy, od umieszczenia otworu |
Gaz-stan materii, w którym molekuły przez większość czasu znajdują się w dużej odległości od siebie Własności gazów: duża sprężystość -zdolność powrotu odkształconego ośrodka do pierwotnego stanu po odkształceniu ściśliwość zdolność do zmiany objętości ośrodka pod wpływem zmian ciśnienia płynność cieczy odwrotność wsp. Lepkości ; włas fizyczne: gęstość ρ=1,22[kg/m3], ciężar właściwy γ=11,99[N/m3], lepkość gazu rośnie zarówno ze wzrostem temperatury i ciśnienia powietrza Gaz doskonały wymyślony stan gazu polegający na tym, że objętości tych cząstek są b.małe w porównaniu z przestrzenią między nimi, więc cząstki oddziaływają ze sobą w sposób zaniedbywalny Model gazu dosk zakłada że energia wewnętrzna gazu jest wprost proporcjonalna to temperatury Ciepło właści ilość ciepła, która jest potrzebna do ogrzania 1kg ciała o 1C. Parametry stanu gazu p,V,ρ g i T Przemiany stanu gazu A)izochoryczna- pezejście gazu z jednego stanu w drugi, przy zachowaniu stałej objętości tego gazu V=idem B)izotermiczna przemiana przy stałej temp T=idem C)izobaryczna przemiana przy stałym ciśnieniu p=idem D)adiabatyczna przemiana przy braku ciepła z otoczeniem Q=idem Układ termodynamiczny każdy układ fizyczny złożony z bardzo dużej liczby cząstek które podlegają chaotycznemu ruchu cieplnemu Energia wewnętrzna(właściwa) układu pewien zapas energii tego układu będący sumą wszystkich rodzajów energii, wszystkich części układu Praca zewnętrzna praca sił jakie układ przykłada do otoczenia. Praca ta może być dodatnia, jeśli układ działa na otoczenie (rozszerzenie gazu w zbiorniku z tłokiem) lub ujemna (ściskanie gazu tłokiem) Proces nieodwracalny jest to proces, którego nie można przeprowadzić w kierunku odwrotnym przechodząc przez identyczny ciąg stanów poprzednich Wszystkie procesy, które zachodzą w obecności tarcia są nieodwracalne. Na skutek tarcia energia mechaniczna zmienia się w ciepło, ale już nie można tego ciepła zamienić na energie. Proces izolowany proces który zachodzi bez wymiany z otoczeniem substancji, energii. Jest to proces przy braku energii mechanicznej Płyn doskonały płyn w przepływie adiabatycznym odwracalnym I zasada termodynamiki: Przy przejściu układu termodynamicznego z jednego stanu w drugi, zmiana jego energii wewnętrznej jest równa różnicy między ciepłem pobranym albo oddanym przez ten układ, a wykonaną przez ten układ pracą wewnętrzną du=dq-dA Entropia (s)-pewna wielkość fizyczna, która charakteryzuje stan układu fizycznego. Jest to taka funkcja stanu, której zmiana jest równa ilości ciepła wymienionego z otoczeniem podzielonego przez temperaturę, przy której ta zmiana zachodzi ds.=dq/T II zasada termodynamiki: Podczas każdej przemiany entropia w układzie izolowanym wzrasta w procesie nieodwracalnym, czyli w każdym procesie rzeczywistym. Gdyby proces był odwracalny entropia pozostałaby taka sama |
Parametry spiętrzenia param. nieruchomego gazu Param krytyczne dla takiego przekroju strumienia gazu, w którym liczba Macha jest równa 1, czyli dla przekroju krytycznego wszystkie param nazywają się krytyczne Równanie Hugoniota Dla przepływu gazu osiowosymetrycznego, ustalony przepływ gazu doskonałego przez przewód, którego przekrój się zmienia wzdłuż osi WNIOSKI 1. W podźwiękowym przepływie gazu (czyli M<1) wraz ze wzrostem średnicy przewodu prędkość gazu maleje i odwrotnie 2. W przepływie nadźwiękowym prędkość gazu w przewodzie, który się zwęża będzie maleć, a w przewodzie, który się rozszerza prędkość będzie wzrastać 3.Jest ogólna prawidłowością że w procesie przepływu wraz ze wzrostem prędkości gazu, nastepuje zmniejszenie ciśnienia, temp, gęstości i prędkości dźwięku 4. Przekrojem krytycznym (M=1) może być tylko najmniejszy przekrój strumienia, ale czy będzie krytyczny czy nie zależy od konkretnych warunków na zewnątrz przewodu Wnioski z p.4:Nie da się rozpędzić gazu do prędkości nadźwiękowych jedynie przez samo zwężanie przewodu Gazociągi: A) magistralne (wys. Ciśnienia >0,3 Mpa], średniego ciśnienia, niskiego ciśnienia (<50hPa) B) z uwagi na rodzaj przepływu gazu izotermiczny, nieizotermiczny, adiabatyczny Gaz. Niskiego ciśnienia: z rozbiorem gazu ciągłym, bez rozbioru Założenia przy których wzór Darcey'ego jest spełniony: 1.grunt jest jednorodny (w każdym miejscu ma taką samą strukturę) 2.grunt jest izotropowy (w każdym kierunku proces filtracji zachodzi identycznie) 3.filtracja jest procesem ustalonym (jego parametry nie zmieniają się w czasie) 4.Filtracja jest procesem laminarnym 5.filtracja jest procesem jednowymiarowym 6.filtracja jest jednostajna -linia ciśnień na drodze filtracji jest linią prostą |
Równanie ruchu płynu Naviera-Stokes-a Dotycza płynów newtonowskich, płyn posiada lepkośc więc jest rzeczywisty, ruch płynu jest laminarny Stan naprężenia jest określony przez 9 skalarnych wartośći naprężeń na każdej ścianie czołowej 2 naprężenia styczne i jedno czołowe. Przepływ ustalony-parametry niezmieniają się w czasie Wysokość energii mechanicznej płynącej cieczy maleje w kierunku ruchu o wysokości strat hydraulicznych które się pojawiają skutkiem oporów ruchu linia ciśnień piezometrycznych łączy rzędne wysokości energii potencjalnej Spadek hydrauliczny to spadek linii energii na drodze przepływu Straty hydrauliczne na każdej gałęzi rozgałęzienia są takie same nie dodają się Rurociąg długi to rurociąg dla którego decydujemy się nie obliczać wartości strat lokalnych Warunki pracy lewara usunąć powietrze z lewara (całkowite odpowietrzenie można podłączyć pompę która wyssa powietrze), wszystko musi być szczelne, ciśnienie lewara najwyższe musi być wyższe nić ciśnienie parowania danej cieczy |