
- •О.В. Савилова Гидромеханика
- •Оглавление
- •Тема 1. Жидкости и газы, их свойства________________8
- •Тема 2. Гидростатика______________________________19
- •Тема 3 Основы гидродинамики______________________43
- •Тема 4 Ламинарное течение жидкости в круглых
- •Тема 5 Турбулентное течение жидкости в круглых
- •Тема 6 Местные гидравлические сопротивления_______81
- •Тема 7 Истечение жидкости через отверстия и насадки_89
- •Тема 8 Гидравлический расчет трубопроводов________99
- •Введение
- •Тема 1 Жидкости и газы, их свойства
- •Определение жидкости
- •Основные свойства жидкостей и газов
- •Силы, действующие в жидкости
- •Тема 2 Гидростатика
- •2.1 Гидростатическое давление и его свойства
- •2.2. Основное уравнение гидростатики
- •2.3 Закон Паскаля и его техническое применение
- •2.4 Дифференциальные уравнения Эйлера равновесия жидкости
- •2.5 Абсолютное и избыточное давление. Вакуум
- •2.6 Приборы для измерения давления в жидкости
- •2.7 Сообщающиеся сосуды
- •2.8 Сила давления жидкости на плоские стенки
- •2.9 Закон Архимеда и его приложение
- •2.10. Поверхности равного давления
- •2.11 Сила давления жидкости на криволинейную стенку
- •Тема 3. Основы гидродинамики
- •3.1 Понятия и определения
- •3.1.1 Виды движения жидкости
- •3.1.2 Элементы потока жидкости.
- •3.1.3 Гидравлические параметры потока жидкости
- •3.2 Уравнение неразрывности или уравнение расхода
- •3.3 Режимы движения жидкости. Опыты Рейнольдса
- •3.4. Кавитация
- •3.5 Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости
- •3.6. Уравнение Бернулли для реальной жидкости
- •3.7. Измерение скорости потока и расхода жидкости
- •3.8 Общие сведения о гидравлических сопротивлениях
- •Тема 4 Ламинарное течение жидкости в круглых трубах
- •4.1 Уравнение равномерного движения жидкости в круглой трубе
- •4.2. Расход, средняя скорость и потери напора при ламинарном течении жидкости в круглой трубе
- •Тема 5 Турбулентное течение жидкости в круглых трубах
- •5.1 Основные сведения
- •5.2 Распределение скоростей по живому сечению круглой трубы
- •5.3 Структура турбулентного потока жидкости в круглой трубе
- •5.4 Шероховатость стенок труб
- •5.5 Гидравлически гладкие и гидравлически
- •5.6 Потери напора по длине трубы
- •5.7 Опыты и. И. Никурадзе
- •Тема 6. Местные гидравлические сопротивления
- •Внезапное расширение русла.
- •Постепенное расширение русла.
- •6.3. Внезапное сужение русла.
- •Постепенное сужение русла.
- •Внезапный поворот трубы (колено).
- •6.6. Постепенный поворот трубы (закругленное колено или отвод).
- •6.7 Принцип сложения потерь напора.
- •6.8. Выражение полных потерь напора в виде степенной функции расхода
- •Тема 7 Истечение жидкости через отверстия и насадки
- •7.1 Истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке при постоянном напоре
- •7.2. Истечение жидкости через насадки при постоянном напоре
- •7.3 Истечение жидкости через затопленное отверстие или насадок, или истечение под уровень
- •7.4 Применение отверстий и насадков
- •7.5 Истечение жидкости через отверстие или насадок при
- •7.6 Взаимодействие струи с твердой преградой
- •Тема 8 Гидравлический расчет трубопроводов
- •8.1 Классификация трубопроводов
- •8.2 Простой трубопровод постоянного сечения
- •8.3 Самотечный трубопровод
- •8.4 Сифонный трубопровод
- •8.5 Основы технико-экономического расчёта простых трубопроводов
- •8.6 Последовательное соединение трубопроводов
- •8.7 Параллельное соединение трубопроводов
- •8.8 Разветвленное соединение.
- •8.9. Сложные трубопроводы
- •8.10. Трубопроводы с насосной подачей жидкостей
- •8.11 Гидравлический удар в напорных трубопроводах
- •8.11.1 Явление гидравлического удара
- •8.11.2 Скорость распространения ударной волны
- •8.11.3 Определение повышения давления при гидравлическом ударе
- •8.11.4 Меры, предотвращающие возникновение гидравлического удара
- •8.11.5 Использование гидравлического удара
- •8.12 Равномерное движение жидкости в открытых руслах
- •8.13. Формулы для определения коэффициента Шези с
- •Библиографический список
Силы, действующие в жидкости
Действующие в жидкости силы можно разделить на две группы: поверхностные и массовые.
Поверхностные — это силы, пропорциональные поверхности, на которую они действуют. К ним относятся силы давления, силы трения.
Р
ассмотрим
сосуд, наполненный жидкостью. Если
выделить в нем бесконечно малый объем
жидкости, то на этот объем будут
действовать силы со стороны соседних
таких же бесконечно малых объемов
(рис.5). Кроме этого на свободную поверхность
жидкости действует сила атмосферного
давления Pатм
и силы со стороны стенок сосуда.
Рис.5 Поверхностные силы
Если на жидкость действует какая-то внешняя сила, то говорят, что жидкость находится под давлением. Обычно для определения давления жидкости, вызванного воздействием на нее поверхностных сил, применяется формула
|
(Н/м2) или (Па), |
где F - сила, действующая на жидкость, Н (ньютоны); S - площадь, на которую действует эта сила, м² (кв.метры).
Массовые — это силы, пропорциональные массе, на которую они действуют. К ним относятся силы тяжести, силы инерции, центробежные силы.
Тема 2 Гидростатика
Гидростатика — это раздел гидромеханики, рассматривающий законы, которым подчиняются жидкости в состоянии покоя.
В гидростатике жидкость рассматривается как идеальная, так как в покоящейся жидкости сдвига слоёв нет, поэтому вязкость в ней не проявляется.
2.1 Гидростатическое давление и его свойства
Рисунок 6 — Схема, поясняющая понятие гидростатического давления Гидростатическое давление — это напряжение сжатия, возникающее в покоящейся жидкости под действием поверхностных и массовых сил. Жидкость оказывает силовое воздействие на дно и стенки сосуда. Частицы жидкости, расположенные в верхних слоях водоема, испытывают меньшие силы сжатия, чем частицы жидкости, находящиеся у дна. |
Рассмотрим некоторый объем покоящейся жидкости (рисунок 6). Разделим этот объем на две части произвольной плоскостью ABCD и верхнюю часть отбросим. Для сохранения равновесия нижней части к плоскости ABCD необходимо приложить силу F, заменяющую действие отброшенной верхней части объема жидкости на нижнюю.
Возьмем на плоскости ABCD произвольную точку а и выделим около нее площадку S. В центре этой площадки действует сила F, представляющая собой равнодействующую сил, приложенных к различным точкам площадки S.
Тогда отношение силы F к площади S, на которую эта сила действует, и есть гидростатическое давление:
(12)
Из формулы (12) сила гидростатического давления:
(13)
Гидростатическое давление обладает тремя важными свойствами:
Свойство 1. В любой точке жидкости гидростатическое давление перпендикулярно площадке касательной к выделенному объему и действует внутрь рассматриваемого объема жидкости.
Свойство 2. Гидростатическое давление неизменно во всех направлениях.
Свойство 3. Гидростатическое давление в точке зависит от ее координат в пространстве.
По мере увеличения глубины погружения точки под уровень жидкости давление в ней будет возрастать и, наоборот, по мере уменьшения глубины погружения точки давление в ней будет падать.