- •1.Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1. Содержание дисциплины «Гидравлика» для специальностей 151001.65 и 150202.65 по гос
- •1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы для специальности 150202.65
- •1.2.3. Объем дисциплины и виды учебной работы для специальности 151001.65
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1. Рабочая программа (102 часа)
- •Раздел 1. Основные теоретические положения (24 часа)
- •1.1. Физико-механические свойства жидкости. Модель сплошной среды и ее гидродинамические параметры (4 часа)
- •1.2. Гидростатика. Дифференциальные уравнения гидростатики Эйлера
- •1.3. Элементы кинематики сплошной среды (4 часа)
- •Раздел 2. Гидравлическое сопротивление и диссипация энергии потока вязкой жидкости (26 часов)
- •2.1.Основные понятия и определения (2 часа)
- •2.2. Потери давления (напора) по длине потока и местные гидравлические потери (16 часов)
- •2.3. Законы гидравлического сопротивления при ламинарном движении (4 часа)
- •2.4. Законы гидравлического сопротивления при турбулентном движении (4 часа)
- •Раздел 3. Гидравлические напорные системы (26 часов)
- •3.1.Основные понятия и определения (2 часа)
- •3.2.Методика гидравлического расчета напорных систем (12 часов)
- •3.3.Гидравлический удар (6 часов)
- •3.4. Истечение жидкости через отверстия и насадки (6 часов)
- •Раздел 4. Одномерные потоки газа (21 час)
- •4.1. Некоторые сведения из прикладной газовой динамики (9 часов)
- •4.2. Истечение газа из резервуара (12 часов)
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.1. Тематический план дисциплины
- •2.2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.3.Тематический план дисциплины
- •2.2.4. Тематический план дисциплины
- •2.2.5. Тематический план дисциплины
- •2.4. Временной график изучения дисциплины
- •2.5. Практический блок
- •2.5.1. Практические занятия
- •2.5.1.2. Практические занятия для студентов очно-заочной формы обучения специальности 151001.65
- •2.5.2.2. Лабораторные работы для студентов очно-заочной формы обучения специальности 150202.65
- •2.5.2.3. Лабораторные работы для студентов очно-заочной формы обучения специальности 151001.65
- •2.5.2.4. Лабораторные работы для студентов заочной формы обучения специальности 150202.65
- •2.5.2.5. Лабораторные работы для студентов заочной формы обучения специальности 151001.65
- •2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект
- •Введение
- •Раздел 1. Основные теоретические положения
- •1.1. Физико-механические свойства жидкости. Модель сплошной среды и ее гидродинамические параметры Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •1.2. Гидростатика. Дифференциальные уравнения гидростатики Эйлера Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •1.3. Элементы кинематики сплошной среды Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •1.4. Основы динамики жидкости Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •Раздел 2. Гидравлическое сопротивление и диссипация энергии потока вязкой жидкости
- •2.1. Основные понятия и определения Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •2.2. Потери давления (напора) по длине потока и местные гидравлические потери Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •2.3. Законы гидравлического сопротивления при ламинарном движении Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •2.4. Законы гидравлического сопротивления при турбулентном движении Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •Раздел 3. Гидравлические напорные системы.
- •3.1. Основные понятия и определения Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •3.2. Методика гидравлического расчета напорных систем Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •3.3. Гидравлический удар Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •3.4. Истечение жидкости через отверстия и насадки Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •Раздел 4. Одномерные потоки газа
- •4.1. Некоторые сведения из прикладной газовой динамики Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •4.2. Истечение газа из резервуара Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •3.3.1. Глоссарий
- •3.3.2. Принятые обозначения: на основе латинского алфавита
- •На основе греческого алфавита:
- •Безразмерные комплексы
- •3.4. Методические указания к выполнению лабораторных работ
- •3.4.1. Общие указания
- •Охрана труда и техника безопасности
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •V. Содержание отчета
- •III. Описание лабораторной установки
- •V. Содержание отчета
- •3.5. Методические указания к выполнению практических занятий
- •Практическая работа №1 Определение гидравлических потерь
- •Методические указания к решению
- •Практическая работа №2 Расчет напорной гидравлической системы
- •Методические указания к решению
- •Практическая работа n3 Определение величины гидравлического удара в трубопроводе
- •Методические указания к решению
- •Практическая работа №4 о пределение пропускной способности предохранительного клапана
- •Методические указания к решению
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1. Задания на контрольные работы и методические указания к их выполнению
- •4.1.1. Задания на контрольную работу Задача № 1
- •Методические указания к выполнению задачи 1
- •Задача № 2
- •Методические указания к решению:
- •4.2. Текущий контроль Тест №1
- •Тест №2
- •Тест №3
- •Тест №4
- •Правильные ответы на тренировочные тесты текущего контроля
- •4.3. Итоговый контроль
- •Вопросы к зачету:
- •Содержание
- •1. Информация о дисциплине..................................................................................3
Вопросы для самопроверки:
1. Поясните термины «жидкая среда», «капельные и газообразные жидкости».
2. Какие основных два свойства характеризуют жидкую среду?
3. Что представляет собой модель сплошной среды? Для чего она вводится в механику жидкостей и газов?
4. Что называется плотностью массы жидкой среды, и какая её размерность?
5. В чём проявляется свойство вязкости жидких сред в представлении Ньютона? Приведите закон (гипотезу) Ньютона о силах трения в жидкой среде при слоистом движении.
6. Какими коэффициентами определяется вязкость, и от каких внешних факторов они зависят?
7. В чём состоит отличие сил трения в жидкой среде от сил трения между твёрдыми телами?
8. Какие жидкости называются аномальными (неньютоновскими) и что представляет собой так называемая идеальная жидкость?
9. Какие внешние силы, действующие в жидкости, являются объектными, а какие – поверхностными?
10. Как записать выражение объёмной силы через её напряжение в точке объема жидкости?
11. Как записать выражение нормальной поверхностной силы через её напряжение в точке объёма?
12. Что называется гидромеханическим давлением (давлением жидкости), в чём состоит отличие давления от напряжения сжатия, и чем отличается давление жидкости от давления твёрдых тел?
13. Объясните физическую сущность обобщённого закона Ньютона о механических напряжениях в сплошной среде.
14. Что следует понимать под энергонапряжённостью жидкостей и газов?
1.2. Гидростатика. Дифференциальные уравнения гидростатики Эйлера Изучаемые вопросы:
- Определение и задачи гидростатики. Гидростатическое давление.
- Дифференциальные уравнения гидростатики Эйлера и их интегрирование. Гидростатический парадокс.
- Закон Б. Паскаля. Манометрическое давление и вакуум. Приборы для измерения давления.
- Давление на твёрдые поверхности. Закон Архимеда.
- Потенциальная энергия и статический напор.
В гидростатике изучаются законы равновесия жидкости (газа) в состоянии покоя относительно выбранной системы координат. При отсутствии относительного перемещения слоёв жидкости понятие вязкости теряет смысл, поэтому возможен только один вид напряжений – нормальные напряжения сжатия, обусловленные давлением, которое называется гидростатическим давлением.
Дифференциальные уравнения гидростатики выводятся из условия равновесия внешних сил (объёмных) и нормальных (поверхностных), представленных интегралами по объёму от напряжений в точке объёма. В векторной форме дифференциальное уравнение гидростатики представлено суммой векторов напряжений от объемных и нормальных поверхностных сил. В аналитическом виде дифференциальные уравнения представлены системой трёх уравнений в проекции на оси координат (уравнения Л. Эйлера в частных производных).
Представлено интегрирование дифференциальных уравнений в поле действия объёмных сил тяжести и сил инерции, а также при незначительном влиянии этих сил по сравнению с силами давления.
Гидростатический парадокс объясняет причину разности сил давления на дно сосудов с жидкостью различной формы, по сравнению с силой реакции на дно от основания, на котором установлены сосуды.
Закон Б. Паскаля утверждает, что поверхностное давление жидкости распределяется равномерно по всему объёму без изменения. На законе Паскаля основано действие различных гидростатических механизмов.
Избыток давления над атмосферным называется манометрическим давлением, а недостаток до атмосферного – вакуумом (величина положительная). Приборы для измерения манометрического давления и вакуума подразделяется на жидкостные и механические.
Расчёт сил давления на твёрдые поверхности производится путём суммирования элементарных сил давления, выраженных через напряжение сжатия. Закон Архимеда трактует о величине подъёмной силы, действующей на погружённое в жидкость тело, равной весу жидкости, в объеме, вытесненной телом.
Потенциальная энергия объёма покоящейся жидкости состоит из энергии от действия силы тяжести и энергии обусловленной силами давления. Уравнение плотности потенциальной энергии представляет собой так называемое основное уравнение гидростатики.
В гидравлических системах низкого и среднего давления, в том числе в открытых системах, сообщающихся с атмосферой, гидростатическое давление представляется уравновешенным столбом жидкости определенной плотности. Высота такого столба, измеряемая в метрах, называется гидростатическим напором.