14.12 : Устойчивое течение потока жидкости

Рассмотрим контрольный объем, например трубу с твердыми границами, по которой жидкость течет и меняет направление за счет импульса, оказываемого результирующей силой от стенок трубы. В установившемся потоке масса жидкости, поступающая в контрольный объем в заданный момент времени t со скоростью v_1, равна массе, выходящей через бесконечно малое время dt со скоростью v_2.

Во время этого процесса импульс жидкости внутри контрольного объема остается постоянным в течение интервала времени dt. Применяя принципы линейного и углового импульса и момента и разделив полученные уравнения на dt, мы получаем выражения для результирующей внешней силы и момента относительно произвольной исходной точки O соответственно.

Скорость изменения массы во времени представляет собой массовый расход, указывающий на постоянный приток и отток жидкости в единицу времени. Массовый расход обычно выражается как произведение плотности несжимаемой жидкости и ее расхода на выходе. Расход нагнетания, также известный как объемный расход, определяет объем жидкости, проходящей через трубу в единицу времени.

Понимание этих принципов имеет решающее значение в гидродинамике, помогая анализировать и прогнозировать поведение жидкости внутри системы. Уравнения линейного и углового импульса и количества движения обеспечивают комплексную основу для изучения динамики потока жидкости в контрольном объеме.