Предмет гидравлики

Предмет гидравлики и краткая история ее развития, как науки

Вступление, содержание, задачи и требования к изучению дисциплины

Основные методы изучения механики жидкости и газа

Понятие о жидкости и классификация сил, действующих на нее

Гидравлика – отрасль механики, изучающая законы равновесия и движения жидкостей и разрабатывающая способы приложения этих законов к решению практических инженер-ных задач.

Гидравлику подразделяют на три части: гидростатику, кинематику и гидродинамику. Первая изучает законы равновесия жидкостей в неподвижном состоянии, вторая изучает дви-жение жидкости и изменение кинематических параметров без влияния на нее внешних сил, третяя изучает законы движения жидкости под воздействием внешних сил.

Гидравлика содержит методы расчета и проектирования разнообразных гидротехничес-ких сооружений (плотин, каналов, водосливов, трубопроводов для подачи различных жид-костей), гидромашин (насосов, гидротурбин, гидропередач), а также других устройств, при-меняемых во многих областях техники. Особенно велико значение гидравлики в машиност-роении.

Гидросистемы, состоящие из насосов, трубопроводов и различных гидроагрегатов ши-роко используются в машиностроении в качестве силовых и управляющих гидросистем, сис-тем жидкостного охлаждения, топливоподачи, смазочных систем и др.

Большое распространение в современных машинах получили гидропередачи и гидро-автоматика.

Гидропередачи представляют собой устройства для передачи механической энергии и преобразования движения посредством жидкости. Гидропередачи, снабженные системами автоматического или ручного управления, образуют гидроприводы. Для расчета и проек-тирования гидроприводов, их систем автоматического регулирования и других устройств с гидромашинами и гидроавтоматикой, а также для правильной их эксплуатации, ремонта и наладки нужно иметь соответствующую подготовку в области гидравлики и теории машин.

1.1.2.2 Краткая история развития гидравлики, как науки

Первые упоминания о гидравлике появились в 250г. до н.э. Первым научным трудом по гидравлике считается труд Архимеда «О плавающих телах».

В ХIV в. появился научный труд Леонардо да Винчи «О движении воды и речных сооружениях», в котором он изложил свои наблюдения и опыт при постройке гидротехнических сооружений в Милане, Флоренции и др. городах Италии.

В 1612 г. появился научный трактат Галилео Галилея «Рассуждения о телах пребывающих в воде», где впервые были изложены основы гидростатики.

В 1643 г. ученик Галилея – Торичелли установил закон свободного истечения жидкости через отверстия.

В 1650 г.Паскалем был открыт закон о передаче внешнего давления в жидкости.

Вначале XVIII века И. Ньютон высказал гипотезу о трении в движущейся жидкости, ввел понятие о вязкости жидкости и заложил основы теории гидродинамического подобия. Однако это были только отдельные законы механики и гидравлики, а целостной науки о движении жидкости еще не было.

Теоретические основы гидромеханики и гидравлики как науки были заложены великими учеными: Д. Бернулли (1700-1782 г.г.) и Л. Эйлером (1707-1783 г.г.) в средине XVIII века. За 50 лет Д.Бернулли опубликовал в изданиях Российской академии наук 47 научных работ по механике, гидравлике и математике. В 1738 г. он в работе «Гидродинамика или записки о силах и движении жидкостей» открыл основной закон движения жидкости, в котором увязал скорость, давление и высоту нахождения жидкости относительно земли, а позже оно получило название «уравнения Бернулли».

В 1755 г. Л. Эйлер впервые составил общие дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости и положил начало теоретическому методу в гидромеханике.

В этот же период М.В. Ломоносов открыл закон сохранения вещества и его движения.

Работами Д. Бернулли, Л. Эйлера и М. Ломоносова завершился первый период разви-тия гидравлики и создание ее основ как науки.

Второй период развития науки (XVIII-XIX в.в.) характеризовался накоплением экспе-рементальных данных по течению жидкости, получением опытных поправочных коэффици-ентов при помощи которых уточняется основной закон движения жидкости- уравнение Бер-нулли. Появилось много талантливых ученых и известных исследователей и эксперимента-торов:

- Шези- проводил исследования равномерного движения жидкости, открыл формулу средней скорости движения жидкости;

- Дарси - уточнил режимы течения жидкости и предложил формулу расчета сопро-тивления по длине трубопроводов и местных сопроттивлений;

- Пуазель - усовершенствовал теорию о вязкости жидкости;

- Вейсбах и Гаген - раскрыли физическую сущность потерь напора на местных соп-ротивлениях и сопротивлениях трения по длине трубопровода;

- Вентури - раскрыл физическую сущность и закономерности истечения жидкости через отверстия и насадки;

- Базен - исследовал вопросы истечения жидкости через водосливы и равномерного движения жидкости.

Выдающимися ученными в области теории гидравлики того времени были: Лагранж, Гельмгольц и Сен-Венан.

Следующим периодом бурного развития гидравлики был конец XIX в., начало XX в.- это появление научных трудов по вязкости жидкости, развития теории подобия. Этот перид был обусловлен быстрым ростом производительных сил, развитием техники и связан с именами великих ученых: Г. Стоксом, О. Рейнольдсом, Н.Е. Жуковским, Н.П. Петровым и др.

Осборн Рейнольдс раскрыл физическую сущность двух режимов течения реальной жидкости.

Г. Стоксом были заложены основы теории движения с учетом вязкости.

Н.Е. Жуковский раскрыл физическую сущность гидравлического удара, разработал теорию гребного винта, теорию подъемной силы крыла, теорию фильтрации грунтовых вод.

Большой вклад в развитие гидравлики внесли ученные: Л. Прандтль, Т. Карман, И. Никурадзе.

Развитию гидравлики посвятили свою научную деятельность отечественные яченые:

- Павловский Н.П. - разработал теорию и методы расчета гидротехнических соору-жений;

- Лейбензон Л.С. - исследовал гидравлику жидкостей, обладающих большой вязкос-тью, нефтяную гидравлику, занимался теорией фильтрации;

- Чаплыгин С.А. - занимался теорией газовой динамики и вихревого течения;

- Колмогоров А.Н., Великанов М.А., Гуржиенко Г.А. - занимались исследованиями турбулентного движения жидкости;

- Христианович С.А.- исследовал неустановившееся движение жидкости.

Примерами высокого уровня развития гидромашиностроения являются достижения в области созданичя мощных гидротурбин, выполнения выдающихся гидротехнических робот по созданию крупнейших в мире гидроэлектростанций.

Дата добавления: 2013-12-13