Гидравлика

Конспект лекций

В учебном пособии рассмотрены основные законы и уравнения гидравлики, охватывающие разделы свойств жидкостей, гидростатики, кинематики и динамики жидкостей, гидродинамического подобия и особых случаев течения.

Изложены основные вопросы, направленные на приобретение студентами теоретических знаний и практических навыков по применению основ процессов, протекающих в жидких средах в основном с ориентацией на гидравлические приводы технологического оборудования.

Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлениям бакалаврской подготовки 150900 - "Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств", 150400 - "Технологические машины и оборудование" и направлению инженерной подготовки 220300 "Автоматизированные технологии и производства" а также может быть полезным при подготовке специалистов по специальностям 151001, 151002, 151003, 150201, 150206, 150802, 220301, 220402 и другим, связанным с теорией жидкости, и гидравлическими приводами различного технологического оборудования.

Содержание

Гидравлика_ 1

Содержание_ 2

Введение. Основные физические свойства жидкостей и газов. 7

Предмет гидравлики. 7

Краткая история развития. 10

Вводные сведения. 10

Жидкость как объект изучения гидравлики_ 10

Основные физические свойства жидкостей и газов. 11

Плотность_ 12

Для однородных жидкостей можно считать, что_ 12

Удельный вес 13

Относительный удельный вес 13

Сжимаемость жидкости_ 14

Температурное расширение жидкости_ 16

Растворение газов_ 17

Кипение 18

Сопротивление растяжению жидкостей_ 18

Вязкость_ 19

Закон жидкостного трения – закон Ньютона 20

Анализ свойства вязкости_ 21

Неньютоновские жидкости_ 22

Определение вязкости жидкости_ 23

Основы гидростатики. 24

Общие законы и уравнения статики жидкостей и газов. 25

Силы, действующие в жидкостях. 25

Массовые силы_ 25

Поверхностные силы_ 26

Силы поверхностного натяжения 26

Силы давления 28

Свойства гидростатического давления 29

Приборы для измерения давления_ 32

С другой стороны, это же давление можно представить как 32

Отсюда_ 33

Абсолютный и относительный покой. 35

Дифференциальные уравнения равновесия покоящейся жидкости_ 35

Прямолинейное равноускоренное движение сосуда с жидкостью_ 38

Покой при равномерном вращении сосуда с жидкостью_ 40

Основное уравнение гидростатики. 42

Основное уравнение гидростатики_ 42

r - плотность жидкости, 42

Следствия основного уравнения гидростатики_ 43

Частные случаи интегрирования уравнений Эйлера_ 43

Покой жидкости под действием силы тяжести_ 43

Физический смысл основного закона гидростатики_ 45

Закон Паскаля. 48

Гидростатическое давление. 48

Определение величины и точки приложения силы гидростатического давления, действующего на плоскую поверхность. 49

Сила давления жидкости на плоскую стенку_ 49

Центр давления_ 50

Сила давления жидкости на криволинейную стенку_ 52

Гидростатический парадокс 55

Закон Архимеда. 56

Основы теории плавания тел_ 56

Основы кинематики. 59

Основы кинематики. 59

Виды движения (течения) жидкости_ 59

Типы потоков жидкости_ 62

Гидравлические характеристики потока жидкости_ 62

Модель идеальной (невязкой) жидкости. 64

Струйная модель потока_ 65

Общая интегральная форма уравнений количества движения и момента количества движения. 66

Лекция 8. Уравнения неразрывности_ 66

Уравнение неразрывности для элементарной струйки жидкости_ 66

Уравнение неразрывности в гидравлической форме для потока жидкости при установившемся движении_ 67

Дифференциальные уравнения неразрывности движения жидкости_ 68

Движение жидкости. 73

Лекция 9. Динамика жидкостей_ 73

Дифференциальные уравнения Эйлера для движения идеальной жидкости 73

Преобразование уравнений Эйлера_ 75

Исследование уравнений Эйлера_ 76

Траектория, линия тока, элементарная струйка. 79

Напорное и безнапорное движение жидкости. 79

Уравнение неразрывности. 79

Расход. 79

Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной формах. 79

Общие законы и уравнения динамики жидкостей и газов. 80

. Интегрирование уравнений Эйлера_ 80

Уравнение Бернулли для элементарной струйки и потока реальной жидкости. 81

Уравнение Бернулли_ 81

Уравнение Бернулли для струйки идеальной жидкости_ 81

Геометрическая интерпретация уравнения Бернулли_ 84

Энергетическая интерпретация уравнения Бернулли_ 86

Уравнение Бернулли для потока идеальной жидкости_ 87

Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости_ 88

Режимы движения (течения) жидкости. Число Рейнольдса. 91

Два режима течения жидкости_ 91

Физический смысл числа Рейнольдса_ 93

Распределение скоростей при ламинарном и турбулентном режимах движения. 94

Турбулентность и ее основные статистические характеристики. 94

Основные особенности турбулентного режима движения_ 95

Возникновение турбулентного течения жидкости_ 95

Возникновение ламинарного режима_ 96

Подобие гидромеханических процессов. 98

Основы теории подобия, геометрическое и динамическое подобие 98

Критерии подобия для потоков несжимаемой жидкости_ 99

Критерий подобия Ньютона 99

Критерий подобия Эйлера 100

Критерий подобия Рейнольдса 101

Критерий подобия Фруда 103

Заключение о подобии напорных потоков_ 104

Гидравлические потери. 105

Гидравлическое сопротивление. 105

Потери напора по длине и местные потери напора. 107

Гидравлические потери по длине 107

Ламинарное течение жидкости_ 109

Турбулентное течение жидкости_ 115

Вязкое трение при турбулентном движении_ 116

Турбулентное течение в трубах_ 117

Турбулентное течение в гладких трубах_ 118

Турбулентное течение в шероховатых трубах_ 119

Выводы из графиков Никурадзе 123

Местные гидравлические потери_ 123

Местные гидравлические сопротивления_ 123

Виды местных сопротивлений_ 126

Внезапное расширение. Теорема Борда - Карно_ 126

Внезапное сужение потока 129

Постепенное расширение потока 130

Постепенное сужение потока 132

Внезапный поворот потока 133

Плавный поворот потока 133

Истечение жидкости из отверстий и насадков_ 136

Сжатие струи_ 136

Истечение через малое отверстие в тонкой стенке 137

Истечение через насадки_ 140

Расчет гидромеханических процессов. 142

Конечно-разностные формы уравнений Навье-Стокса и Рейнольдса. 142

Дифференциальные уравнения движения вязкой жидкости (уравнения Навье-Стокса) 142

Общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ. 144

Одномерные потоки жидкостей и газов. 144

Гидравлический расчет трубопроводов_ 146

Простые трубопроводы постоянного сечения_ 146

Последовательное соединение трубопроводов_ 148

Параллельное соединение трубопроводов_ 150

Разветвлённые трубопроводы_ 151

Трубопроводы с насосной подачей жидкости_ 153

. Гидравлический удар в трубопроводах_ 156

Скорость распространения гидравлической ударной волны в трубопроводе 160

Ударное давление 164

Протекание гидравлического удара во времени_ 165

Разновидности гидроудара_ 166

Список литературы_ 169

Дата добавления: 2014-01-07