Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

–––––––––––––––––––––––––––––

А. М. Капустин, А. П. Стариков

Гидравлика и гидравлические машины

Часть 1

Гидравлика

Конспект лекций

Омск 2007

УДК 532:621.22(075.8)

ББК 30.123я73

К20

Капустин А. М. Гидравлика и гидравлические машины. Часть 1. Гидравлика: Конспект лекций / А. М. Капустин, А. П. Стариков; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. 67 с.

Конспект лекций написан в соответствии с программой дисциплины «Гидравлика (техническая механика жидкости и газа)» применительно к учебному плану механических специальностей железнодорожных вузов, для которых предусмотрен весьма небольшой объем часов лекций (порядка 30 ч).

В конспекте лекций рассмотрены общие вопросы технической механики жидкости, позволяющие достаточно глубоко понять физическую суть процессов, происходящих в гидравлических системах.

Конспект лекций предназначен для студентов очного, заочного и дистанционного обучения.

библиогр.: 7 назв. Табл. 1. Рис. 45.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. И. Гриценко;

доктор техн. наук, профессор А. В. Бородин.

©	Омский гос. университет путей сообщения, 2007

Оглавление

Введение 5

1. Гидростатика 6

1.1. Жидкость и ее физические свойства 6

1.2. Гидростатическое давление и его свойства 9

1.3. Дифференциальные уравнения Эйлера и их интегралы. Основное уравнение гидростатики 11

1.4. Определение сил давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности 15

1.5. Закон Архимеда 18

2. Основы кинематики и динамики жидкости 19

2.1. Методы описания движения жидкостей 19

2.2. Понятие о струйчатой модели потока 20

2.3. Дифференциальные уравнения Эйлера для движения идеальной жидкости 22

2.4. Уравнение Бернулли для потока реальной (вязкой) жидкости 25

2.5. Гидравлические сопротивления, их физическая природа и классифи- кация (общие сведения) 27

3. Режимы течения жидкостей в трубах и основы теории подобия 28

3.1. Режимы течения жидкостей в трубах. Опыты Рейнольдса. Понятие о критическом числе Рейнольдса 28

3.2. Понятие о гидродинамическом подобии 30

4. Ламинарное движение жидкости 34

4.1. Потери на трение при равномерном движении 34

4.2. Поле скоростей и потери напора при ламинарном режиме движения жидкости 35

5. Турбулентное движение жидкости 37

5.1. Природа потерь при турбулентном движении 37

5.2. Поле скоростей при турбулентном движении. Структура турбулент­- ного потока в цилиндрической трубе 39

5.3. Потери на трение в трубопроводах. Опыты Никурадзе. График ВТИ 40

5.4. Формулы для расчета коэффициента  43

6. Местные гидравлические сопротивления 44

6.1. Коэффициент местного сопротивления. Понятие об эквивалентной длине 44

6.2. Внезапное и плавное расширение потока 45

6.3. Внезапное и плавное сужение потока 47

6.4. Поворот потока 48

7. Истечение жидкости через отверстия и насадки 48

7.1. Истечение через малое отверстие в тонкой стенке при постоянном напоре 48

7.2. Истечение через малое отверстие под уровень 51

7.3. Истечение через цилиндрический насадок 52

7.4. Истечение при переменном напоре (Определение времени опорож- нения резервуаров) 54

8. Гидравлический расчет трубопроводов 55

8.1. Классификация трубопроводов. Формулы, применяемые при рас­- чете трубопроводов 55

8.2. Гидравлический расчет коротких трубопроводов 58

8.3. Последовательное соединение коротких трубопроводов 61

8.4. Параллельное соединение коротких трубопроводов 62

8.5. Расчет разветвленных трубопроводов (задача о трех резервуарах) 63

8.6. Расчет трубопроводов с равномерным распределением расхода по длине 64

Библиографический список 66

Введение

В связи с сокращением объема лекционного курса и увеличением часов самостоятельной работы студентов возникла необходимость в издании пособия, которое позволило бы достаточно глубоко изучить курс «гидравлика и гидравлические машины».

Гидравлика – прикладная наука, изучающая закономерности равновесия и движения жидкости. В гидравлике изучают внутреннее движение жидкостей – так называемую внутреннюю задачу. Теоретической базой гидравлики является гидромеханика, которая использует методы строгого математического анализа явлений. В то же время в силу чрезвычайной сложности происходящих в жидкости процессов в гидравлике широко пользуются экспериментальными способами исследования.

Конспект лекций состоит из двух частей. В первой части представлены принципы и методы расчета потоков в закрытых руслах (трубах). Во второй части конспекта представлен обзор основных типов гидравлических машин, применяемых практически во всех областях техники, рассмотрены устройство и принцип действия машин, некоторые эксплуатационные вопросы.

Основное внимание в настоящем издании уделяется изучению физических явлений, имеющих место при движении жидкости в трубах и элементах гидравлических машин, устройству и принципу действия насосов, гидродвигателей, гидропередач.

Конспект лекций предназначен для студентов механических специальностей железнодорожных вузов.