在流体力学的是,专注于流体和流体运动极限的相互作用的运动研究中的液压系统的一部分。至于词源,该词的起源是拉丁语水动力。
流体动力学的名称归功于Daniel Bernoulli。他是最早进行流体力学研究的数学家之一,他于1738年在他的论文《流体力学》中发表了该论文。运动的流体存在于人体中,例如在通过静脉循环的血液或在肺中流动的空气中。
流体在日常生活和工程中也有多种应用。例如在供水管,煤气管等中
尽管如此,物理学这一分支的重要性似乎显而易见。在卫生,工程和建筑领域中也可以找到其应用。
另一方面,重要的是要阐明流体力学是处理流体研究时一系列方法中的科学部分。
方法
在研究运动中的流体时,有必要进行一系列近似分析以利于对其进行分析。
以这种方式,认为流体是令人费解的,因此,其密度在压力变化下保持不变。此外,粘度流体的能量损失被认为是可以忽略的。
最后,假设流体在稳定状态下发生。也就是说,所有通过同一点的粒子的速度始终相同。
流体力学定律
以下各节总结了控制流体运动的主要数学定律以及要考虑的最重要量:
连续性方程
实际上,连续性方程是质量守恒的方程。可以这样总结:
给定一个管道并给定两个截面S 1和S 2,我们得到的液体分别以速度V 1和V 2循环。
如果连接两个部分的部分没有产生输入或消耗,则可以说在一个时间单位内通过第一部分的液体量(称为质量流量)与通过第一部分的液体量相同。第二部分。
该定律的数学表达式如下:
v 1 ∙S 1 = v 2 ∙S 2
伯努利原理
该原理确定,处于通过封闭管道的循环状态的理想流体(无摩擦或粘性)在其路径中始终具有恒定的能量。
伯努利方程,仅是其定理的数学表达式,其表示如下:
v 2 ∙ƿ/ 2 + P +ƿ∙g∙z =常数
在此表达式中,v表示流体通过所考虑截面的速度,ƿ是流体的密度,P是流体的压力,g是重力加速度的值,z是沿该方向测量的高度重力。
托里切利定律
Torricelli定理,Torricelli定律或Torricelli原理由伯努利原理对特定情况的改编组成。
尤其是,它研究了在重力作用下,封闭在容器中的液体通过一个小孔时的行为方式。
原理可以用以下方式陈述:具有孔口的容器中液体的位移速度是任何物体在真空中自由落下的速度,从液体的水平到这是孔的重心。
在数学上,最简单的形式总结如下:
V r =√2gh
在此等式中,V r是液体离开孔时的平均速度,g是重力加速度,h是从孔中心到液体表面平面的距离。
应用领域
在日常生活中以及工程,建筑和医学等领域都发现了流体动力学的应用。
这样,水动力就被应用在大坝的设计中。例如,研究相同的浮雕或知道墙壁的必要厚度。
同样,它也用于运河和渡槽的建造,或房屋供水系统的设计。
它在航空,对有利于飞机起飞的条件的研究以及船体设计中都有应用。
运动解决
密度为1.30∙10 3 Kg / m 3的液体在其中循环流动的管道以初始高度z 0 = 0 m 横行。为了克服障碍,管道上升到z 1 = 1.00 m 的高度。管道的横截面保持恒定。
知道较低压力(P 0 = 1.50 atm)时,确定较高压力。
您可以通过应用伯努利原理来解决问题,因此您必须:
v 1 2 ∙ƿ/ 2 + P 1 +∙∙g∙z 1 = v 0 2 ∙ƿ/ 2 + P 0 +ƿ∙g∙z 0
由于速度是恒定的,因此降低为:
P 1 +ƿ∙g∙z 1 = P 0 +ƿ∙g∙z 0
通过替换和清除,您可以获得:
P 1 = P 0 +ƿ∙g∙z 0 -ƿ∙g∙z 1
P 1 = 1.50∙1.01∙10 5 + 1.30∙10 3 ∙9.8∙0- 1.30∙10 3 ∙9.8∙1 = 138760帕
参考文献
- 流体力学。(nd)。在维基百科上。于2018年5月19日从es.wikipedia.org检索。
- 托里切利定理。(nd)。在维基百科上。于2018年5月19日从es.wikipedia.org检索。
- Batchelor,GK(1967)。流体动力学概论。剑桥大学出版社。
- Lamb,H。(1993)。流体力学(第6版)。剑桥大学出版社。
- 罗伯特·莫特(1996)。应用流体力学(第四版)。墨西哥:培生教育。