МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені Володимира Даля

Кафедра «Гідрогазодинаміка»

Методичні вказівки

до самостійноїї роботи з дисципліни

«Течії в’язкої рідини у трубах і каналах»

для студентів

спеціальності «Гідроаеродинаміка»,

ЗАТВЕРДЖЕНЕ

на засіданні кафедри

«Гідрогазодинаміка»

Протокол №… від……….. 2007 р.

Луганськ 2007

УДК.62.85

Методичні вказівки до індивідуального завдання з

дисципліні «Течії в’язкої рідини у трубах і каналах»

для студентів спеціальності «Гідроаеродинаміка»

-

Містять рекомендації з виконання самостійної роботи,

її варіанти й короткий довідковий матеріал

по дисципліні «Течії в’язкої рідини у трубах і каналах» для

студентів денний і заочної форм навчання

Склали:: В.І. Ремень, доц.

О.В.Епифанова, доц.

Отв. за випуск Ю.І. Осенін, проф.

Рецензент В. М. Буряк, доц.

У навчальні плани спеціальності «Гідроаеродинаміка» уведена дисципліна «Течії в’язкої рідини у трубах і каналах»

Ціль викладання дисципліни: вивчення студентами законів руху й рівноваги рідин і способів їх застосування для розв'язку конкретних технічних завдань.

Завдання вивчення дисципліни:

У результаті вивчення дисципліни студент повинен:

Знати: основні закони руху й рівноваги рідин і методи розрахунків їх характеристик

Уміти: проводити гідравлічні розрахунки різних технічних пристроїв у статиці й динаміку, розрахувати тиск і сили тиску в спочиваючій рідині, зробити гідравлічний розрахунки простих і складних трубопроводів.

Мати вистава: про методи розрахунків нестаціонарного руху рідини.

В основу даних методичних вказівок покладена типова програма, робоча навчальна програма курсу «Течії в’язкої рідини у трубах і каналах», розроблені кафедрою «Гідрогазодинаміка» Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля.

Вивчення дисципліни «Течії в’язкої рідини у трубах і каналах» базується на відомостях, що викладаються в дисциплінах «Фізика», «Теоретична механіка» і «Аэрогидромеханика».

Основним методом вивчення даної дисципліни студентами денної форми навчання є самостійна робота, що включає наступні елементи:

вивчення матеріалу по підручниках, навчальних посібниках, спеціальній технічній літературі;

підготовки й виконання лабораторних робіт і практичних занять,

проведених у відповідність із навчальним графіком;

виконання індивідуального завдання.

Під час вивчення дисципліни студент повинен знати наступні питання:

Фізичні властивості рідини. Тиск, його властивості. Рівняння рівноваги Эйлера й методи їх інтегрування. Основне рівняння гідростатики. Сили тиску на плоскі й криволінійні поверхні. Відносний спокій.

Основи гідродинаміки рідини. Рівняння Бернуллі. Рівняння руху Эйлера і їх інтегрування. Режими руху рідини. Поняття про втрати енергії. Формула Пуазейля. Турбулентний плин рідини. Гідравлічний розрахунки простих і складних трубопроводів.

Витікання рідини через отвори й насадки. Взаємодії струменя з перешкодою. Гідравлічний удар.

Ціль самостійної роботи – закріплення лекційного матеріалу, підготовка до лекцій, практичних і лабораторних занять, придбання навичок у розв'язку конкретних інженерних завдань.

Ціль виконання індивідуального завдання – придбання навичок у практичних розрахунках по гідравліці шляхом розв'язку конкретного гідравлічного завдання.

Зміст індивідуального завдання:

По заданій гідравлічній схемі необхідно визначити тиску й сили тиску, що діють на окремі її елементи, розрахувати кінематичні характеристики при русі рідини по трубопроводах.

Робота складена у вигляді комплексного завдання, для розв'язку якої потрібне попереднє вивчення більшості розділів курсу. У той же час зміст завдання дозволяє приступитися до виконання етапів курсової роботи з мері вивчення окремих розділів дисципліни. Варіант завдання видається викладачем залежно від номера групи й порядкового номера студента в журналі. Індивідуального завдання виконується на ЕОМ на аркушах писального паперу формату А4. Приклади оформлення титульного аркуша наведений наприкінці методичних вказівок. Наприкінці роботи приводиться список використаної літератури.

Завдання № 1

Рис.1. Завдання № 1.

Циліндричний резервуар 1 з напівсферичними верхньої й нижньої кришками радіусом R, має бічний люк, що перебуває на відстані H₀ від вільної поверхні рідини та закритий напівсферичний кришкою діаметром dк. Цей резервуар з’єднано з резервуаром 2 складним трубопроводом, що полягає із окремих ділянок простих, виготовлених зі старих сталевих труб й мають довжини l₁… l₃ і діаметри d_1…d₃ відповідно з коефіцієнтами опору засувок ξ_1… ξ₃. Вода під напором H₀ і тиском повітря на вільній поверхні p_м перетікає з резервуара 1 у резервуар 2, а з нього при постійному напорі H₃ через циліндричний насадок діаметром d_н випливає в атмосферу, ударяючись про напівсферичну перешкоду 3.

Використовуючи дані таблиці 1, визначити:

1. Сили тиску на верхню, нижню й бічні кришки резервуара 1.

2. Тиск на вході в трубопровід l₁ при закритій засувці ξ₁.

3. Побудувати епюри гідростатичного тиску на внутрішні поверхні резервуара 1.

4. Величину витрати води, що надходить у резервуар 2 і в кожному трубопроводі окремо.

5. Діаметр насадка d_н постійний рівень, що забезпечує напір H₃ у резервуарі 2.

6. Силу взаємодії між струменем, що випливає з насадка, і перешкодою 3.

7. Підвищення тиску в трубопроводі l₁ при миттєвім закритті засувки ξ₁, прийнявши товщину трубопроводу δ=0,05d₁.

8. Побудувати п'єзометричну лінію для трубопроводу l₁.

Таблиця 1.

Вихідні дані до завдання 1.

№ вар	pм, Мпа	H1, м	H2 м	H3 м	H0, м	h1 м	R, м	dк, мм	1l1,2, м	l3, м	d, мм	d2,d3, мм	ζ1	ζ2	ζ3
1	0,1	6,0	3,0	4	5,0	2	2,8	50	20	40	50	40	7	5	8
2	0,2	5,5	3,5	4	4,5	1	2,6	55	18	36	50	40	7	5	8
3	0,3	5,0	3,0	4	4,0	1	2,4	60	16	32	45	30	6	6	7
4	0,4	4,5	3,0	3	3,5	1	2,2	65	14	28	45	30	6	6	7
5	0,5	4,0	2,5	3	3,0	2	2,0	70	12	24	40	20	5	4	6
6	0,6	3,5	2,5	3	2,5	2	1,8	65	10	20	40	20	5	4	6
7	0,7	3,0	2,0	2	2,0	1	1,6	60	8	16	30	24	4	3	5
8	0,8	3,5	2,0	2	2,0	1	1,4	55	7	14	30	24	4	3	5
9	0,9	4,0	2,5	2	2,0	2	1,2	50	6	12	20	22	3	4	9
10	1,0	4,5	2,5	4	1,5	2	1,0	45	5	10	20	22	3	4	9
11	0,5	6,0	3,0	4	2,5	2	2,4	65	18	36	40	50	6	5	8
12	0,6	5,5	3,0	4	2,0	1	2,2	60	16	32	40	50	5	5	8
13	0,7	5,0	3,5	3	2,0	1	2,0	55	14	28	30	40	5	6	7
14	0,8	4,5	3,0	3	2,0	1	1,8	50	12	24	30	40	4	6	7
15	0,9	3,0	2,0	3	1,5	1	1,6	45	10	20	20	30	4	7	6
16	0,4	4,5	3,5	2	2,0	2	2,0	50	12	24	30	30	5	7	6
17	0,3	4,0	3,0	2	3,5	2	2,2	55	14	28	40	32	7	8	5
18	0,2	5,0	3,5	2	4,5	2	2,4	60	16	32	45	32	6	8	5