Основы гидромеханики: 9 важных понятий

Что такое механика жидкости?

Механика жидкости может быть разработана как исследование жидкостей и жидкостных систем на предмет их физического поведения, управляющих законов, действий различных энергий и различных схем течения.

Жидкость подразделяется на два типа:

1. жидкость
2. Газовый

Механика жидкости - это инженерный предмет, который будет полезен во многих инженерных дисциплинах. Предмет механики жидкости важен в машиностроении, гражданском строительстве, химической инженерии, инженерии окружающей среды и т. Д.

Даже изучение геологии, геофизики, океана и нанотехнологий также требует определенных знаний в области механики жидкости и динамики жидкости.

Вам интересно, что некоторые основные законы механики жидкости используются в начальном и среднем образовании, поэтому можно ожидать, что это знакомый вам предмет.

Какие есть разделы механики жидкости?

Существует три раздела механики жидкости, основанные на силах и энергии.

Гидростатический:

Гидростатику можно определить как изучение механики жидкости, когда жидкость или жидкий элемент находятся в состоянии покоя. Это означает, что потока жидкости нет. Нет касательное напряжение.

Мы можем взять пример жидкости в состоянии покоя, такой как плотина, пруд и т. Д.

Плотина - очень известный пример гидростатической ветви. В отпуске вы могли бы посетить какую-нибудь известную плотину поблизости от вас.

Кинематика:

Кинематика - это изучение механики жидкости, касающееся движений жидкости, таких как поступательное, вращательное или деформационное. Помните-> В этом исследовании не рассматриваются силы и энергия, действующие на жидкость (жидкость в движении).

Здесь жидкость течет, поэтому мы можем взять пример текущей жидкости в реке, канале и т. Д.

Динамика:

Гидродинамика - это полное исследование текущей жидкости. Он изучает скорость, ускорение, силы и энергии, действующие на движущуюся жидкость.

Здесь исследование текущей жидкости (жидкости в движении) проводится с учетом сил и энергии, действующих на нее. Примером гидродинамики являются поток топлива внутри инжектора дизельного топлива, поток жидкости внутри насоса, поток жидкости внутри турбины и т. Д.

Поток жидкости | Что такое поток жидкости?

Когда газ или жидкость перемещаются или перемещают жидкость из одной точки (пункта назначения) в другую, мы можем назвать это потоком жидкости.

Другими словами, давайте поймем, что тенденция непрерывной деформации жидкости известна как текучесть. Действие этой непрерывной деформации известно как поток жидкости.

Например, поток ветра, течение реки, волны в море, поток жидкости в трубопроводах и т. Д.

Классификация жидкости

В общем, существует два типа жидкости, как указано ниже:

1. Идеальная жидкость
2. Настоящая жидкость

Какая идеальная жидкость?

Во-первых, имейте в виду, что «идеальной жидкости в природе не существует, это воображаемая жидкость». На практике мы рассматриваем воду и воздух как идеальную жидкость для многих исследований из-за ее более низкой вязкости.

Вода несжимаема, поэтому она ближе к идеальной жидкости, чем воздух.

Идеальные жидкости обладают следующими характеристиками:

• несжимаемый
• Невязкий (Inviscid)
• Без трения (без трения)
• Нет поверхностное натяжение

Идеальная жидкость не имеет вязкости. Это означает, что в жидкости нет трения. Идеальная жидкость - это наша воображаемая стандартная жидкость с превосходными характеристиками. В природе всегда существует сопротивление трения при любом движении.

Что такое настоящая жидкость?

Все жидкости в природе можно считать реальными. Посмотрим почему?

Обладает большинством практических характеристик,

• вязкий
• сжимающийся
• Трение
• Поверхностное натяжение

Принципы гидродинамики

Некоторые из основных принципов динамика жидкости перечислены ниже для вашего сведения. Подробное изучение каждого принципа в наших следующих статьях позволит вам глубже изучить гидродинамику.

• Сохранение массы, импульса и энергии
• Закон вязкости Ньютона
• Принципы преемственности
• Уравнение импульса и энергия
• Уравнение Эйлера
• Теорема Бернулли
• Принцип архимеда
• Закон Паскаля
• Законы подобия и модели
• Метод Рэлея и пи-теорема Букингема
• Уравнение запаса Навье
• Уравнение Рейнольда и Дарси

Эти принципы полезны, поскольку многие подходы и методы анализа используются в задачах механики жидкости. Это будет хорошо понятно, когда вы столкнетесь с реальными проблемами механики жидкости.

Приложения Fluid Mechanic

Предмет гидромеханики охватывает множество приложений как в быту, так и в промышленности. Некоторые из приложений перечислены ниже,

• Сеть водораспределительных каналов и трубопроводов в быту и промышленности.
• Гидравлическое оборудование и гидротехнические сооружения спроектированы на основе гидромеханики. Гидравлическое оборудование: турбины, насосы, клапаны, гидравлические муфты, приводы и т. Д.

Гидротехнические сооружения: канал, плотины, плотины, водохранилища и т.

• Основы гидродинамики могут быть использованы при проектировании сверхзвуковых самолетов, ракет, газовых турбин, ракетных двигателей, торпед, подводных лодок и т. Д.
• Электростанции, такие как гидроэлектростанции, тепловая (паровая) энергия, газовые турбины, используют механику жидкости.

• Гидромеханика находит широкое применение в устройствах измерения давления, скорости и расхода. инструменты.

Измерение давления: манометр с трубкой Бурдона, вакуумметр, манометр и т. Д.

Приборы для измерения скорости и расхода: трубка Пито, измеритель тока, измеритель Вентури, диафрагма, ротаметр и т. Д.

• Некоторые научные дисциплины, такие как океанография, метеорология, геология и т. Д., Также требуют гидродинамики.
• Пневматические и гидравлические устройства управления различными жидкостями
• Даже если учесть, что кровь, текущая внутри человеческой вены, обладает динамикой жидкости.

В природе существует так много процессов, регулируемых законами механики жидкости и гидродинамики. Пример: подъем грунтовых вод до вершины дерева, круговорот дождевой воды, ветровой поток и волны, океанские волны, погодные условия и т. Д.

Давайте разберемся с некоторыми практическими приложениями гидродинамики, которые вам будут очень хорошо знакомы.

У вас может быть автомобиль, велосипед или автомобиль. Вы знаете, что воздух проникает внутрь автомобильных шин под давлением, поэтому он подчиняется законам давления.

Во-вторых, амортизатор заполнен маслом, которое поглощает толчки или удары. Масло окажется под давлением и обеспечит амортизацию вашего автомобиля. В вашей жизни есть множество повседневных приложений, которые полностью или частично регулируются механикой или динамикой жидкости.

Единицы и размеры

Поскольку наш предмет - механика жидкости, мы будем изучать различные характеристики жидкости; Требуется следовать системе для обозначения этих атрибутов, как качественно, так и количественно.

Качественный аспект описывает природу или тип характеристик, таких как длина, время, напряжение, температура, скорость и давление, на следующей стороне количественный аспект указывает на величину меры атрибутов.

Размерность может быть определена как описание измеряемых величин или атрибутов объекта, таких как масса, длина, температура, давление, время и т. Д.

Понимание единицы измерения можно рассматривать как стандарт для измерения размера или качества.

Чтобы понять разницу между единицами измерения и размерами, давайте возьмем пример расстояния между Мумбаи и Гоа.

Термин «длина» используется для описания качественной концепции физической величины.

Термин «единица» обозначает величину расстояния между Мумбаи и Гоа в нашем примере. Это расстояние может быть выражено в метрах, километрах или милях.

В системе физических размеров используются четыре основных измерения. В системе SI (стандартная международная) измерениями являются масса, длина, время и температура. Давайте разберемся, как это работает?

Международная система (SI). В 1960 году 11^th Генеральная конференция, организованная по вопросам мер и весов, международная организация, ответственная за управление точными, систематическими стандартами измерений, должным образом приняла Международную систему единиц в качестве международного стандарта. Эта система, обычно называемая SI, получила широкое признание во всем мире и широко используется.

Масса (M)	Килограмм	kg
Длина (л)	Метр	m
Время (T)	Во-вторых,	s
Температура (К)	Кельвин	K

Это основные единицы системы СИ. В остальном все единицы любых физических свойств могут быть выведены на основе этих четырех единиц. Давайте рассмотрим пример, чтобы лучше понять это.

Работа

 Вы слышали о работе. Единица работы - Джоуль. Теперь расширяем его подразделение.

Другими словами, это передача энергии любого объекта при его перемещении с одного места на другое. Сила может быть положительной или отрицательной.

Работа = Сила * Расстояние

Ньютон (Н) - это единица силы, а метр - это единица расстояния. Итак, единица работы,

Единица работы = Ньютон * метр = Н * м = Джоуль (Дж)

Плотность

Формула плотности приведена ниже.

Плотность = масса на единицу объема

Здесь единица массы - кг, единица объема - м.^3.

Единица плотности - кг / м³

Плотность воды считается 1000 или 997 кг / мXNUMX.³. Плотность воздуха 1.225 кг / м³

Это означает, что вода считается стандартной плотной и тяжелее многих других жидкостей. Воздух значительно легче и представляет собой хорошо сжимаемую жидкость.

Питания

Определение мощности дается как способность выполнять работу в единицу времени. Или мы можем сказать работу, выполненную за единицу времени.

Мощность = работа, выполненная за единицу времени.

Единицей работы является Джоуль (Дж), а единицей времени - секунда (с).

Единица мощности рассчитывается как Дж / с (Джоуль / сек). Единица Джоуль / секунда обычно известна как ватт (Вт).

Вопросы и ответы

Какие бывают жидкости в зависимости от штата?

По штату бывает два вида жидкости.

1. жидкость
2. Газовый

Дайте название разделам гидромеханики.

1. гидростатика
2. Жидкая кинематика
3. Динамика жидкостей

Что такое настоящая жидкость?

Обладает большинством практических характеристик,

1. вязкий
2. сжимающийся
3. Трение
4. Поверхностное натяжение

Определить: размер и единица измерения

Размерность может быть определена как описание измеряемых величин или атрибутов объекта, таких как масса, длина, температура, давление, время и т. Д.

Понимание единицы измерения можно рассматривать как стандарт для измерения размера или качества.

Приведите четыре основных измерения СИ (Международный стандарт).

Масса (M)

Длина (л)

Время (T)

Температура (К)

Что такое система SI (Standard International)?

Международная система (SI). В 1960 г.^th Генеральная конференция, организованная по вопросам мер и весов, международная организация, ответственная за управление точными, систематизированными стандартами измерений, должным образом приняла Международную систему единиц в качестве международного стандарта.

Включите три приложения механики жидкости.

• Конструировать сверхзвуковые самолеты
• Сеть водораспределительных каналов
• Пневматические и гидравлические устройства управления различными жидкостями

Какие бывают приборы для измерения давления?

• Манометр с трубкой Бурдона
• Вакуумметр
• манометр

Дайте любые три названия принципам механики жидкости.

• Теорема Бернулли
• Метод Рэлея и пи-теорема Букингема
• Принцип архимеда

MCQ по статьям

Выберите ветку гидромеханики; исследование включает ли сила и энергия, действующие на движущуюся жидкость?

(a) Гидростатика (b) Кинематика жидкости         (c) Гидродинамика            (d) Нет

В какой из следующих ветвей механики жидкости нет касательного напряжения или движения жидкости?

а) Гидростатика               (b) Кинематика жидкости (c) Динамика жидкости (d) Нет

Идеальная жидкость известна как жидкость, которая ________

(A) Несжимаемый          (б) Сжимаемый (в) Вязкий (г) Нет

Настоящая жидкость - это жидкость, которая содержит ________

(а) Несжимаемый          (б) Вязкая             (c) Невязкая (d) Без трения

Что из следующего является основным принципом гидродинамики?

(а) Закон охлаждения Ньютона         (б) Закон вязкости Ньютона

(c) Закон зацепления (d) Стефана-Больцмана

Что из перечисленного является гидравлическим оборудованием?

(a) Спиральная шестерня (b) Коленчатый вал  (c) Турбина          (г) бурение

Выберите название гидротехнического сооружения из следующих вариантов.

(а) балка дома (б) Конструкция машины     (c) плотина (d) Нет

Что из перечисленного является устройством для измерения расхода?

(а) Ротаметр   (b) Манометр с трубкой Бурдона (c) Манометр (d) Нет

Что такое единица силы?

(а) Дж / с    (б) Дж (в) Нм (г) К

Какая единица измерения плотности?

(а) кг (б) м / с (в) кг / м³ (г) м²

Заключение

Эта статья полезна для получения базовых знаний о фундаментальной механике жидкости. Статья включает понимание некоторых основных терминов, таких как гидростатика, кинематика жидкости и гидродинамика. Список различных принципов и приложений механики жидкости предоставлен, чтобы получить представление о предмете и будущих темах обучения. Наконец, даны определения размеров и единиц с подробными примерами.

Эта статья научит вас визуализировать и запоминать применение механики жидкости в повседневной жизни. Вы должны сотрудничать с приложениями, основанными на принципах механики жидкости.

Дополнительные темы, связанные с механикой жидкости, пожалуйста нажмите здесь..