МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ИВАНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра гидравлики, водоснабжения и водоотведения

ПРОГРАММА,

методические указания и контрольные задания

по курсу «Гидравлика» для студентов-заочников

специальностей 290300, 290600, 290700, 290800

Иваново 2001

Составители: Н.Н. Елин, Е.Р.Кормашова

УДК 532.513

Программа, методические указания и контрольные задания по курсу “Гидравлика”/Иванов. гос. архит.- строит. акад.; Сост.: Н.Н.Елин, Е.Р.Корма-шова. – Иваново, 2001. - 28 с.

Программа, методические указания и контрольные задания предназна-чены для студентов-заочников следующих специальностей: 290300 – “Про-мышленное и гражданское строительство”, 290600 – “Производство строи-тельных материалов, изделий и конструкций”, 290700 – “Теплогазоснаб-жение и вентиляция”, 290800 – “Водоснабжение и водоотведение”.

Рис.: 10.; табл.: 1.; библиогр.: 3 назв.

СОДЕРЖАНИЕ

Общие указания

Введение	5
1.Физические свойства жидкостей	5
2. Равновесие жидкости и газа	6
3. Основы кинематики жидкости и газа	7
4. Режимы движения жидкости. Гидравлические сопротивления	8
5. Движение жидкостей и газов в напорных трубопроводах	9
6. Истечение жидкостей и газов из отверстий и насадков	10
7. Относительное движение тела и жидкости	10
8. Основы моделирования гидравлических явлений	11
9. Контрольное задание	12
9.1. Общие сведения	12
9.2. Контрольные вопросы	12
9.3. Контрольные задачи	16
Библиографический список	28

Общие указания

В настоящих методических указаниях в конце каждого раздела программы даются краткие указания на наиболее важные и трудно усваиваемые вопросы.

При изучении дисциплины студенты должны в соответствии с программой проработать рекомендуемую литературу и настоящие методические указания в обязательном порядке. Полезно конспектировать основные положения изучаемого курса, формулы, схемы, графики и отвечать на вопросы самопроверки.

Введение

Предмет и содержание курса. Краткая история, состояние и перспекти-вы развития гидравлики. Роль отечественных ученых в развитии гидравлики.

Библиографический список: [1, с. 6-7]; [2, с. 7-9]; [3, с. 9-11, 26-32].

Вопросы для самопроверки

1. Определение предмета “Гидравлика”.

2. Исторические этапы развития гидравлики.

3. Вклад русских ученых в развитие гидравлики.

4. Роль и значение гидравлики в развитии народного хозяйства, строи-тельства и благоустройства отдельных объектов и населенных мест.

1. Физические свойства жидкостей

Структура жидкости. Понятие реальной и идеальной жидкости. Основ-ные физические свойства реальных жидкостей (плотность, вязкость, сжимае-мость, температурное расширение, поверхностное натяжение). Модель сплошной среды, используемая при решении вопросов гидравлики. Силы, действующие на жидкость (массовые и поверхностные).

Методические указания

Жидкость есть физическое тело, обладающее двумя особыми свойст-вами:

- она весьма мало изменяет свой объем при изменении давления или температуры; в этом отношении жидкость сходна с твердым телом;

- она обладает текучестью, благодаря чему жидкость не имеет собст-венной формы и принимает форму того сосуда, в котором она находится; в этом отношении жидкость отличается от твердого тела и является сходной с газом.

Жидкости по своим механическим свойствам разделяются на два клас-са: малосжимаемые (капельные) и сжимаемые (газообразные).

При изучении общих закономерностей гидравлики часто жидкость представляют в виде идеальной среды, несжимаемой и лишенной сил внут-реннего трения (идеальная жидкость). Реальные жидкости малосжимаемы, но обладают силами внутреннего трения, проявляющимися в движении.

Библиографический список: [1, с. 7-21]; [2, с. 9-12]; [3, с. 11-24].

Вопросы для самопроверки

1. Назвать основные физические свойства жидкостей. Какие из них совпадают с физическими свойствами твердых тел или газов?

2. Какую жидкость называют идеальной? Какую жидкость называют реальной?

3. Что означает понятие “однородная” жидкость?

4. Какие внешние силы действуют на жидкость?

2. Равновесие жидкости и газа

Гидростатическое давление и его свойства. Дифференциальные урав-нения равновесия жидкости (уравнения Эйлера). Равновесие жидкости в по-ле силы тяжести. Основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля, его практическое применение. Абсолютное и избыточное давления. Вакуум. Единицы измерения давления. Приборы для измерения давления. Давление жидкости на плоские и цилиндрические поверхности. Равновесие плавающих тел. Закон Архимеда. Равновесие газа в поле силы тяжести.

Методические указания

В гидростатике изучается жидкость, находящаяся в покое. Основным понятием гидростатики является понятие гидростатического давления, ха-рактеризующегося двумя свойствами: 1) сила гидростатического давления направлена по внутренней нормали к площадке, которая воспринимает это давление; 2) величина гидростатического давления в точке не зависит от ори-ентации (от угла наклона) площадки.

В общем случае относительный покой жидкости описывается диффе-ренциальными уравнениями Эйлера. В случае действия на жидкость только силы тяжести уравнения Эйлера дают основное уравнение гидростатики, ко-торое выражает закон распределения гидростатического давления в покоя-щейся жидкости.

Следует разобраться в трех системах отсчета давления, широко исполь-зующихся в большинстве разделов гидравлики. Абсолютное давление – дав-ление, отсчитываемое от абсолютного нуля. Избыточное (манометрическое) давление – превышение абсолютного давления в точке над атмосферным давлением. Абсолютное давление воздушной оболочки Земли на ее поверх-ности называется атмосферным давлением. Наиболее употребляемая единица давления – Паскаль, соответствующая напряжению сжатия 1Н/м².

Действие сил гидростатического давления, распределенного по по-верхности, которая это давление воспринимает, может быть заменено дейст-вием одной сосредоточенной силы – их равнодействующей.

При определении силового воздействия жидкости на твердую поверх-ность решают обычно две задачи: определяют величину равнодействующей сил гидростатического давления и находят точку ее приложения (центр дав-ления).

Условие плавания тел определяется соотношением силы тяжести G, действующей на плавающее тело и выталкивающей архимедовой силы Р, ко-торые измеряются в ньютонах (Н). Если Р > G - тело всплывает, P < G - то-нет, если P = G – тело плавает в погруженном состоянии.

Библиографический список: [1, с. 31-61]; [2, с. 12-29]; [3, с. 32-67].

Вопросы для самопроверки

1. Что такое гидростатическое давление? Каковы его свойства?

2. Напишите дифференциальные уравнения равновесия Эйлера и объ-ясните смысл входящих в них величин.

3. Напишите основное уравнение гидростатики.

4. Как определить силы давления жидкости на плоские и цилиндриче-ские поверхности?