Temat : 4
Zastosowanie równania ciągłości przepływu i równania Bernoulliego.
Ciecze rzeczywiste charakteryzują się bardzo małą ściśliwością, natomiast lepkość czasami mają dość znaczną. Niektóre ciecze rzeczywiste, między innymi wodę, można w warunkach powolnego przepływu traktować z pewnym przybliżeniem jako ciecze doskonałe, czyli takie substancje ciekłe, które nie wykazują zjawiska ściśliwości i lepkości. Ze strumieniem laminarnym mamy do czynienia, gdy w dowolnym punkcie prędkość płynu nie zależy od czasu. Oznacza to, że w dowolnym punkcie strumienia stacjonarnego prędkość każdej przepływającej cząstki płynu jest zawsze taka sama.
Przepływ cieczy określają dwa podstawowe prawa :
prawo Bernoulliego
prawo ciągłości strugi
Zasadniczym prawem, z którym mamy do czynienia przy przepływie laminarnym (warstwowym) cieczy doskonałych, jest prawo Bernoulliego. Przy przepływie cieczy przez przewód poziomy, równanie to ma postać:
gdzie:
p - ciśnienie statyczne wywierane przez ścianki naczynia,
ρV2/2 - ciśnienie dynamiczne cieczy,
ρ - gęstość cieczy,
V - prędkość przepływu cieczy.
Równanie to określa, że suma ciśnienia statycznego i dynamicznego w każdym miejscu przewodu jest stała i równa ciśnieniu całkowitemu, jakie panuje w strumieniu płynącej cieczy. Ciśnienie statyczne to ciśnienie wywierane na ścianki boczne naczynia przez płynącą ciecz, a ciśnienie dynamiczne związane jest z ruchem cieczy. Bernoulli stworzył to równanie przy założeniu, że przepływ jest stały, laminarny i płyn jest nieściśliwy( tzn. że nie doznaje zmian gęstości), a lepkość ( ma rolę analogiczna do tarcia w ruchu ciał stałych)jest tak mała, że możemy ją pominąć.
Równanie Bernoulliego możemy wyprowadzić z prawa zachowania energii
Ep + Ek + Ew = const
Wówczas równanie to może być zapisane w formie:
Gdy ciecz doskonała płynie przez przewód o zmiennym przekroju, to z nieściśliwości cieczy wypływa warunek wyrażony równaniem:
V1 S1 = V2 S2 - równanie ciągłości strugi
Prawo ciągłości przepływu
Prędkość przepływu jest w danym przekroju odwrotnie proporcjonalna do wielkości jego pola. Im większy jest przekrój, przez który przepływa powietrze, tym mniejsza jest jego prędkość i na odwrót. Każde zmniejszenie pola przekroju powoduje, że prędkość przepływu powiększa się. Ten przyrost prędkości, w miarę pomniejszania się światła otworu, bierze się stąd, że taka sama objętość powietrza musi przepłynąć przez każdy dowolny przekrój tego przewodu. Znaczy to, że jeżeli przepływ w przewodzie o niezmiennym przekroju ustalił się na poziomie np. 5 l/s, to po zwężeniu przewodu objętość przepływającego powietrza nie zmieni się. Wzrośnie natomiast prędkość przepływu, aby zrekompensować zmniejszenie pola przekroju przewodu (rys.3).
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)