Mecanica fluidelor

1) Obiectul cursului

Mecanica fluidelor se ocupa cu studiul repausului respectiv miscarii fluidelor si interactiunii mecanice a acestora cu corpurile cu care vin in contact.

Masinile hidraulice vehiculeaza fluide (lichide) cu scopul de a realiza in sisteme tehnologice diferite obiective de lucru: vehicularea fluidelor, transmisia de putere, conversia unor parametrii functionali, ungere, etc.

2) Generalitati

a) Definirea notiunii de fluid si masina hidraulica

Fluidele sunt corpuri (stari) care nu au forma proprie si a caror deformare fara variatii semnificative de volum se face foarte usor, de unde decurge proprietatea de fluiditate. Exista doua categorii de fluide:

-lichidele, care sunt foarte putin compresibile si care in contact cu un gaz poseda suprafata libera;

-gazele sunt fluide foarte compresibile, ele umplu intreg spatiul, nu raman in repaus decat in spatii inchise.

Masinile hidraulice realizeaza transformarea energiei mecanice in energie hidraulica sau invers dupa cum functioneaza, ca pompa sau ca motor.

b) Ipotezele fundamentale de lucru

Modelul de fluid

Curgerea fluidelor reprezinta un fenomen complex al carui studiu impune in fiecare aplicatie in parte o serie de ipoteze simplificatoare.

Ipoteza valabila in mecanica fluidelor este aceea a continuitatii: la scara de studiu a fenomenului, care este una macroscopica, toate functiile atasate proprietatii de curgere (viteze, presiuni, densitati, etc.) sunt de clasa C1 pe domeniul considerat cu exceptia unor suprafete de discontinuitate.

Fluidele se considera medii continuu deformabile si izotrope, posedand un set de proprietati care caracterizeaza comportamentul lor real.

OBSERVAtIE: Scara de studiu a fenomenelor nu este microscopica in sensul ca nu se tine seama de agitatia termica a particulelor constituente.

3) Starea de eforturi intr-un fluid

Fortele care se manifesta in mecanica fluidelor se clasifica in doua mari categorii:

-forte masice;

-forte de suprafata;

- vectorul de pozitie al elementului ;

- vectorul de pozitie al elementului ;

- forta masica unitara;

- forta masica;

- forta de suprafata;

- tensiunea (efortul unitar);

Fluidele nu sunt capabile sa exercite decat eforturi de compresiune (nu de tractiune) sau de forfecare.

4) Principalele proprietati ale fluidelor: presiunea, temperatura si ecuatia de stare, vascozitatea, tensiunea superficiala.

Proprietatea 1: PRESIUNEA

In cazul repausului fluidelor directia normala si forta de suprafata se afla pe acelasi suport, astfel incat se exercita exclusiv eforturi de compresiune.

; ; ;

p= presiunea statica (semnul ,,-,, se datoreaza faptului ca sensul efortului de presiune este opus normalei exterioare).

OBSERVATIE: In orice fluid in repaus intensitatea efortului unitar , intr-un punct oarecare nu depinde de directie.

Proprietatea 2: VASCOZITATEA

Vascozitatea este proprietatea fluidelor de a se opune deformatiilor relative care se manifesta intre straturile adiacente de fluid aflate in miscare relativa fara ca deformatiile sa fie insotite de variatii ale volumului.

Modelul de fluid caracterizat de vascozitatea sa se numeste fluid real, iar cel care neglijeaza proprietatea in cauza se numeste ideal.

Vascozitatea lichidelor creste destul de putin cu cresterea presiunii, acest aspect putand fi neglijat in majoritatea aplicatiilor tehnice.

Proprietatea a fost pusa in evidenta prin experienta lui