МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Тольяттинский государственный университет

Инженерно-строительный институт

Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»

Курс лекций

по дисциплине «Гидравлика»

для студентов

строительных специальностей

очной формы обучения

(технология 30/70)

Преподаватель: доцент Калинин А.В.

УДК 532.5

Курс лекций по дисциплине «Гидравлика» для студентов строительных специальностей очной формы обучения (технология 30/70) / Составитель Калинин А.В., Лушкин И.А. – Тольятти: ТГУ, 2007.

Рассмотрены основные законы покоя и движения жидкостей и газов, гидравлические сопротивления, основы моделирования гидромеханических явлений. Приведены практические задачи и примеры их решения. Представлены вопросы для самостоятельной подготовки.

Ил. 116; табл. 22; библиогр.: 10 наим.

Составители: Калинин А.В., Лушкин И.А.

Научный редактор: Вдовин Ю.И.

© Тольяттинский государственный университет, 2007

Оглавление

Оглавление 3

Требования к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы по направлению подготовки дипломированного специалиста «Строительство» 5

Лекция 1. Введение в предмет «Гидравлика». Основные свойства жидкостей и газов 6

1.1. Предмет гидравлики 8

1.2. История предмета 8

1.3. Капельные и некапельные жидкости 9

1.4. Силы, действующие в жидкости 9

1.5. Давление и его свойства 10

1.6. Основные физические свойства жидкостей 12

1.7. Вязкость. Идеальная жидкость 15

Лекция 2. Основы гидростатики, динамики и кинематики жидкости 17

2.1. Тема 1. Равновесие жидкости 17

2.1.1. Дифференциальное уравнение равновесия жидкости. Поверхность равного давления 20

2.1.2. Основное уравнение гидростатики 21

2.1.3. Закон Паскаля 23

2.1.4. Абсолютное, манометрическое и вакуумметрическое давление 23

2.1.5. Сила давления на плоские и криволинейные поверхности 24

2.1.6. Относительный покой жидкости 29

2.1.7. Закон Архимеда 30

2.1.8. Основное уравнение гидростатики для сжимаемой жидкости 31

2.1.9. Изотермическая атмосфера 32

2.1.10. Неизотермическая атмосфера 32

2.2. Тема 2. Основы кинематики и динамики жидкости и газа 34

2.2.1. Основные понятия кинематики жидкости 37

2.2.2. Уравнение неразрывности 39

2.2.3. Виды движения жидкости 40

2.2.4. Интегральная формула количества движения 41

2.2.5. Дифференциальное уравнение движения невязкой жидкости (уравнение Эйлера) 42

2.2.6. Общее уравнение энергии в интегральной форме (Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости) 44

2.2.7. Три формы представления уравнения Бернулли для потока реальной жидкости 45

2.2.9. Особенности турбулентного и ламинарного течения жидкости. Число Рейнольдса 47

2.2.10. Уравнение Бернулли для элементарной струйки невязкой сжимаемой жидкости 49

2.2.11. Уравнение Бернулли для потока вязкой сжимаемой жидкости 50

Лекция 3. Основы моделирования гидромеханических процессов 52

3.1. Основы моделирования 53

3.2. Виды подобия. Масштабы моделирования 54

3.3. Критерии подобия 55

3.4. Конечно-разностная форма уравнения Навье-Стокса 56

3.5. Общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ 58

3.6. Измерительные приборы, используемые при проведении экспериментальных работ 60

Лекция 4. Гидравлические сопротивления 65

4.1. Виды гидравлических сопротивлений 69

4.2 Сопротивление по длине при движении в цилиндрической трубе при ламинарном течении 70

4.3. Формула Дарси-Вейсбаха 73

4.4. Турбулентное движение в гидравлически гладких и шероховатых трубах 73

4.5. Движение жидкости в трубах некруглого сечения 76

4.6. Местные гидравлические сопротивления 76

4.7. Зависимость коэффициентов местных сопротивлений от числа Рейнольдса. Эквивалентная длина 80

4.8. Кавитация 81

4.9. Истечение жидкостей из отверстия в тонкой стенке 81

4.10. Зависимость коэффициентов истечения от числа Рейнольдса 83

4.11. Истечение из насадков 83

4.12. Виды насадков 84

4.13. Истечение при переменном напоре и под уровень жидкости 85

Лекция 5. Практическое применение законов гидравлики 87

5.1. Расчет короткого трубопровода 89

5.2. Расчет длинных трубопроводов 92

5.2.1. Понятие о простом и сложном напорных трубопроводах 92

5.2.2. Расчет трубопроводов, соединенных последовательно и параллельно 93

5.2.3. Гидравлический удар 95

5.2.4. Гидравлический таран 96

Рекомендуемая литература 99