Раздел 1

Теоретические основы

Гидравлика

(58 часов)

1. Физические свойства и энергонапряженность жидкости и газа (6 часов)

[2 с 13-28];[6 с 6-20]

Определение жидкости и газа, жидкая среда. Основные физические свойства жидкостей и газов. Свойства упругости и текучести. Микроскопическая однородность и изотропность жидкости и газа. Модель сплошной среды. Объемная плотность массы жидкости и газа, её зависимость от давления и температуры, коэффициенты объемного сжатия и температурного расширения.

Силы, действующие в жидкостях. Классификация сил: внутренние и внешние, объемные и поверхностные. Напряжение объемных сил, выражение объемной силы через напряжение.

Поверхностные силы давления и трения. Напряжение поверхностной силы давления и выражение этой силы через напряжение. Давление в жидкой среде и градиент давления. Напряжение силы трения.

Свойство вязкости жидкости и газа. Закон вязкого трения Ньютона и его отличие от трения твердых тел. Касательные напряжения, силы трения. Коэффициенты вязкости, их размерность и зависимость от температуры и давления. Модель идеальной жидкости.

1.2 Статика жидкости и газа (10 часов)

[1, с. 29-50]; [6, с. 20-35]

Определение и задачи гидростатики. Гидростатическое давление. Абсолютный и относительный покой (равновесие) жидких сред. Общие законы и уравнения статики жидкостей и газов. Система дифференциальных уравнений гидростатики Эйлера и их интегрирование при равновесии однородной несжимаемой жидкости в поле действия объемных и поверхностных сил, сил инерции и при отсутствии действия объемных сил. Манометрическое давление и статический вакуум.

Гидростатический парадокс. Закон Паскаля. Приборы для измерения давления. Статическое давление жидкости на твердые поверхности и в замкнутых объемах. Закон Архимеда. Потенциальная энергия и систематический напор покоящейся жидкости.

1.3 Основы динамики жидкости и газа (10 часов)

[2, с. 79-117]; [6, с. 35-67]

Определение, задачи и методы гидродинамики. Основы кинематики. Элементы кинематики: траектория, скорость движения частиц жидкости, линии и трубки тока, ускорение движения.

Струйная модель одномерного движения жидкости. Элементы потока жидкости. Классификация видов движения жидкости. Модель идеальной (невязкой) жидкости.

Дифференциальное уравнение гидродинамики идеальной жидкости и его интеграл при установившемся движении.

Уравнение Бернулли для установившегося напорного движения вязкой жидкости и его интерпретации.

Фундаментальные законы гидродинамики. Закон инерции и сохранение массы при одномерном движении. Уравнение неразрывности потока (уравнение баланса расхода).

Общая интегральная форма уравнений количества движения и момента количества движения. Закон об изменении количества движения (импульса) и его гидравлическое уравнение.

Конечно-разностные формы уравнений Навье-Стокса и Рейнольдса. Закон равенства действия и противодействия гидродинамических сил. Закон об изменении кинетической энергии. Гидродинамическое давление.

Одномерные потоки жидкостей и газов. Расчет трубопроводов.

Уравнение баланса механической энергии при одномерном движении. Подобие гидромеханических процессов. Общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ.