Хидромеханика

Хидромеханика (от грц. hydro –
вода, и механика).

Хидромеханиката е раздел от хидроаеромеханиката, в който се изучават движението и равновесието на несвиваеми течности и взаимодействието им с потопените в тях тела. Някои автори разбират под хидромеханика цялата хидроаеромеханика. Хидромеханиката се разделя на хидростатика и хидродинамика.

Хидростатиката изучава равновесието на течностите и изобщо на флуидите и статичното им въздействие върху потопените в тях тела. Основна задача на тази наука е определянето на разпределението на налягането във флуида. Решаването на тази задача позволява да се определят силите, които действат върху потопено тяло.

Хидростатиката започва развитието си от изследванията на Архимед (ок. 287—212 г. пр. н. е.). Той определя големината на подемната сила, която действа върху потопено в течността тяло. Б. Паскал (1623—1662) открива закона за еднаквото предаване на действието на налягането по всички посоки, който е основен за хидростатиката. На този закон се основава действието на уреда барометър за измерване на атмосферното налягане.

В хидростатиката се разглеждат също и случаите, когато течността се движи заедно със съда, в който се намира, така че спрямо този съд тя е в равновесие. Хидродинамиката е раздел на хидромеханиката, в който се изучават движението на несвиваеми флуиди и взаимодействието им с твърдите тела. Границата между хидродинамиката и аеродинамиката е условна. Прието е да се смята, че хидродинамиката изучава предимно флуидите с вътрешно триене.

Понятието вътрешно триене във флуидите е въведено от И. Нютон (1642—1727) като сила, правопропорционална на скоростта. Тази дефиниция обаче се оказва некоректна и е заменена със закона на Навие—Стокс, в който вътрешното триене е пропорционално на изменението на скоростта в два съседни слоя, т. е. триенето е толкова по-голямо, колкото е по-голяма разликата на скоростите в два близки слоя. С други думи, заради относителното разминаване на двата слоя течност те се трият един в друг.

Уравненията, които описват движението на вискозната течност (течността с вътрешно триене), са много сложни и с изключение на няколко прости течения се решават само приближено или числено. Поради тази голяма сложност на уравненията са търсени други подходи за теоретично изследване на вискозната течност. За случая на слабовискозна течност е известен методът на граничния слой, предложен през 1904 г. от Л. Прантъл (1875—1953). В този метод се предполага, че течността почти навсякъде е идеална освен един тънък слой около обтичаното тяло. Това позволява радикално да се опрости задачата и да се решат голям брой проблеми от обтичане на тела в затворен вид и да се определи на съпротивлението им.

Друг важен раздел на съвременната хидромеханика разглежда турбулентните течения, които се появяват след загуба на устойчивостта на основното течение. Те представляват хаотично пулсационно движение около хидромеханиката има голямо приложение при проектиране на кораби, самолети, тръбопроводи, помпи, хидротурбини, химични реактори и апарати и др.

Виж: Аеромеханика, Газодинамика и Хидроаеромеханика.