Основные элементы потока

Сечение потока, во всех точках которого линии тока нормальны к этой поверхности, называется живым сечением потока. Площадь живого сечения потока равна сумме площадей живых сечений элементарных струек

Длина линии, по которой жидкость в живом сечении соприкасается с твердыми поверхностями, ограничивающими поток, называется смоченным периметром. При напорном потоке длина смоченного периметра равна длине всего периметра живого сечения. В безнапорных потоках смоченный периметр равен длине линии живого сечения, соприкасающегося с жидкостью.

Отношение площади живого сечения к смоченному периметру в этом сечении называется гидравлическим радиусом

. (2.1)

Для круглого сечения в напорном потоке имеем

, или ,

где , - радиус и диаметр трубы.

Следовательно, в этом частном случае гидравлический радиус равен половине геометрического радиуса или четверти диаметра трубы.

В безнапорном потоке для прямоугольного живого сечения (где ширина потока Ь, глубина его h) гидравлический радиус

.

В широких потоках (малые величины отношения h/Ь) гидравлический радиус принимают равным глубине потока.

Рисунок 2.2 эпюры распределения скоростей:

а – в трубопроводе; б – в канале

Объемное количество жидкости, проходящей через поперечное сечение в единицу времени, называется расходом потока. Расход потока равен сумме расходов элементарных струек, составляющих поток,

. (2.2)

В живом сечении потока скорости распределяются неравномерно. Распределение скоростей по живому сечению характеризуется эпюрой скоростей (рисунок 2.2).

В большинстве случаев для характеристики изменения скорости по живому сечению не удается получить необходимую теоретическую зависимость, что вызывает затруднения при вычислении интеграла (2.2). Поэтому для удобства расчетов вводится понятие средней скорости в живом сечении . Под такой скоростью понимается условная одинаковая для всех точек сечения скорость, при которой расход потока будет таким же, как и при неравномерном распределении скоростей по живому сечению (рисунок 2.2). Тогда

(2.3)

Расход потока измеряется в м³/с или в л/с (1 л/с = 0,001 м³/с).