Upload
mishazujev
View
1.091
Download
5
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Hüdrostaatika põhivõrrand inseneridele
Citation preview
11b Rõhk seisvas vedelikus
11b Ülevaade
Hüdrostaatika põhivõrrand diferentsiaalkujul ja selle tuletamineRõhuepüüride koostamineHüdrostaatika põhivõrrandi tõlgendused
11b ÕpiväljundidTeadmised
○ mis on Euleri võrrand○ mis on vaja epüüri
koostamiseks○ mis on hüdrostaatika
põhivõrrandi füüsikaline sisu
Oskused○ koostada epüüri○ interpreteerida epüüri○ kirjeldada olukorda
võrranditega○ integreerida
hüdrostaatika põhivõrrandit
○ valida instrument rõhu mõõtmiseks
11b Kirjanduse loetelu
[1] Hüdraulika ja pumbad. Aleksander Maastik jt. [2] Hüdromehaanika. K. Laigna[3] Hüdraulika. L.Tepaks[4] Hüdraulika. J. Rabinovitš
[5] Гидравлика. Р.Р. Чугаев[6] Гидравлика. А.И. Богомолов, К.А. Михайлов[7] Гидравлика. Е. З. Рабинович[8] Гидравлика. И.З. Френкель
[9] Engineering fluid mechanics. W.P. Graebel[10] Understanding Hydraulics. L.Hamill
[1] lk 17-27, lk 31 - par.2.10,
[2] lk 21-28, 36-38[3] lk 14-22, lk 30-33[4] lk 21-25, 29 ja 52-54
[5] стр. 32-43[6] стр. 22-29, 40-44
[7] стр 21-23, 28-29, 48-50[8] стр. 32-39, 42
[9] p. 8-16, 41-45
[10] p.1-8
Hüdrostaatika põhivõrrand diferentsiaalkujul
Kui jagada vedeliku kahte ossa, viia neid lahku, siis nad taas tulevad kokku.
Miks?
Hüdrostaatika põhivõrrand diferentsiaalkujulMingi jõud peab mõjuma pinnale. Üks mõjub paremale, teine vasakule.
F - hüdrostaatiline rõhujõudSelle jõu intensiivsus pinna ühikule nimetame rõhuks.
Hüdrostaatika põhivõrrand diferentsiaalkujulA - pinna pindalap - rõhkF - hüdrostaatiline rõhujõud
Hüdrostaatilise rõhu omadusedMis suunas mõjub rõhk? Mis suunas ta mõjub kõige rohkem?
Mõjub risti pindaVedeliku igas punktis mõjub
igas suunas ühtemoodi
Võrrandi tuletamine
Eesmärk - leida võrrand, mis kirjeldab rõhu sõltuvust teistest parameetritest.
Eksperimendid näitasid, et rõhk mõjub igas suunas ühtemoodi, hüdrostaatilises olukorras kõik jõud tasakaalustavad üksteist.
Võrrandi tuletamine
Vaatleme väikese osa vedelikust.
Igale tahule mõjub mingi jõud, mis on tasakaalustatud teiselt poolt mõjuva jõuga.
Külje pikkus on väike (dx, dy, dz).
z
x
y
Rõhujõud tahkudele
Rõhk keskpunktis on p. Rõhud tahkudele vasakult ja paremalt:
Tahu pindala: Rõhujõud tahule:
Staatilised jõud
Raskusjõud:Jõu muutus: Mass on tiheduse ja ruumala kaudu:
Kõikide jõudude summa: kerge ja vajumineedasi ja tagasiparemale ja vasakule
Euleri võrrandid
Lihtsustades ja jagades massiga, saame:
rõhu muut vastava telje sihis
Rõhu avaldamine
Euleri võrrandites saame avaldused ilma osatuletisteta (korrutame dz, dy, dz ja liidame):
Avaldame rõhk:
Võrrandi integreerimine
Euleri võrrandist integreerimisega saab leida rõhu väärtust punktis.
Tihedus on konstant
Näide
Näide
Koostage võrrandid ja integreerige.
Näide
Koostage võrrandid ja integreerige.
Näide
Näide
Koostage võrrandid ja integreerige. Lahenduskäik:1. Alustada Euleri võrranditega2. Kas tasakaal on absoluutne? (kui jah, siis ax=ay=0)3. Võtta integraalTulemuseks on rõhk punktis.
Küsimused
Mis tingimustel kehtivad Euleri võrrandid?Mida kirjeldavad võrrandid osatuletistega?Mis on vaja teha rõhu leidmiseks?Miks siin on miinus? Mida see tähendab?
Rõhuepüüri koostamine
Koormuse visualiseerimine
Rõhuepüüri eesmärk
Igas punktis koormus on erinev
Rõhuepüüri koostamise reeglid
Nooled on risti seinaga
Nooled on ainult ühel pool (kui koormused on kahelt poolt, siis jätame ainult jääkkoormust)
Graafik koostatakse sõlmpunktide järgi ning koosneb järgmisestest etapidest:
1. Leida rõhu väärtus vähemalt kahes punktis
Näide - epüüri koostamine
1
2
2. Kanda graafikule punktid, joonestada joont
Näide - epüüri koostamine
3. Vajadusel võtta arvesse murtud profiil või teise vedeliku olemasolu
4. Näidata rõhu mõju suunda nooltega või joontega
Näide - epüüri koostamine
ρ1=1000 kg/m3
ρ2=800 kg/m3
Koostada rõhuepüür
ρ1=1000 kg/m3
ρ2=800 kg/m3
ρ3=800 kg/m3
Koostada rõhuepüür
Arvutada kolmnurkse profiiliga paisu põhja laius B tingimusel, et pais oleks ümberlükkamisele püsiv punkti A suhtes. Ümberlükkamisel tagavarakoefitsient võtta 1,5. Veesügavus (H) on 5 m, betooni mahukaal 2,2 t/m3. Järve laius paisu juures on 10 m.
B
HA
Hüdrostaatika põhivõrrandi tõlgendused
Sügavus 0,05 m
Sügavus 1,5 m
Kõrgus 15 m
Energeetiline tõlgendus
Suvalinepunkt Ü
Energeetiline tõlgendus
Ü
z - asendi-erienergia
p/ρg = rõhu-erienergia
Potentsiaalne erienergia (energia jagatud kaaluga) = z + p/ρg
Geomeetriline tõlgendus
p/ρg - piesomeetersurve
z - kõrgussurve
Ülerõhu puhul
z - asendi-erienergia
p/ρg = rõhu-erienergia
survetasandP
oten
tsia
aln
e en
erg
ia
Vaakumi puhul
z - asendi-erienergia
p/ρg = rõhu-erienergia
survetasand
Pot
ents
iaal
ne
ener
gia
Näide
Näide
Näide
Harjutus
1. Leida piesomeetersurve2. Leida asendi-erienergia3. Leida potentsiaalne erienergia
Küsimused
Kuidas saab tõlgendada hüdrostaatika põhivõrrandit?Kuidas leida potentsiaalne erienergia punktis, mis on üle survetasandit anumas vaakumiga?
Lihtsad ülesandedLeida piesomeetersurve
TüüpülesandedLeida asendi-erienergia
Keerulisemad ülesandedLeida potentsiaalne erienergia