Курс лекцій

з технічної механіки рідин та газів

Розробив:

Доцент кафедри П та ПА

Ленартович Є.С.

Черкаси 2006

Лекція 1.1 Властивості рідин та газів. Основне рівняння статики

І. Короткий історичний огляд розвитку гідро та аеродинаміки.

Курс технічної механіки рідин і газів вивчається на протязі 56 годин аудиторних занять. 28 годин лекційних, 10 лабораторних та 18 годин практичних занять. В кінці семестру екзамен. Цей предмет є основою для вивчення спеціального водопостачання, пожежної техніки, тактики та профілактики у будівництві та виробництві.

Гідравліка прикладна наука, яка вивчає закони рівноваги і руху рідини.

На основі цих законів вирішують багато інженерних задач. Саме слово гідравліка походить від двох грецьких слів – «хюдор» - вода, «аулос» - труба.

Ця древня наука і виникла з розрахунків і побудови водопроводів. Сьогодні важко знати галузь народного господарства де б не примінялись закони гідравліки та аеродинаміки.

Без гідравліки не обходяться: гідротехніка і меліорація; водопостачання і каналізація; гідроенергетика і водний транспорт; автомобільні та залізничні дороги; машинобудування; теплотехніка; гідро пневмоавтоматика; атомна енергетика; деякі хімічні підприємства; підприємства легкої промисловості; та інші.

Гідравліка це фундаментальна і дуже древня наука.

Вона зародилась в таких країнах, як Єгипет, Рим, Китай, Вавілон, Греція, Китай, Месопотамія, Закавказзя та Середня Азія.

Перші трактати по гідравліці з’явились у Греції, а їх автором був Архімед.

Римляни позаємствували у греків розрахунки і методи будівництва систем водопостачання, аквідуків, каналів. Древньогрецькі поселення мали кам’яні та дерев’яні системи трубопроводів.

Народність Майя також мала інженерні споруду.

В липні 2002 року в Афганістані було знайдено м. Каферкут – місто невірних, яке було збудоване ще до ісламського правління. В місті знайдені сліди правовірної і буддистської культури. Там же знайдено водопровід. В період правління царя Ірода (період коли народився Іісус Христос) були бані з системою водопостачання.

Довший час був застій в науці і розвитку гідравліки.

Але в період відродження (1452-1519) – Леонардо да Вінчі розробив теорію плавання тіл та витікання рідини через отвори.

В другій половині XV та в XVI століттях починають розвиватися експериментальні дослідження.

В цей час механіка (як теоретична база гідравліки) перетворюється у фізичну науку.

Коли з’явилось друкарство, видаються перші книги по гідростатиці С.Стевіна та Г.Галілея по плаванню тіл.

Подальші розробки по гідравліці належать Б.Кастеллі, Е.Торічеллі, Е.Маріотту, Б.Паскал., Х.Гюйгенсу і особливо Ньютону. Розробки цих вчених стосувались тільки окремих питань. Наука, як ціла не існувала.

Основоположниками гідравліки, як окремої науки стали члени Російської академії наук: М.В.Ломоносов, Д.Бернуллі, А.Ейлер, котрі створили сучасні теоретичні основи механіки рідини.

Розвитку теоретичної гідродинаміки присв’ячені праці Ж.Д’Аламбера, Ж.Лагранжа, П.Лапласа.

В цей же час сподвижник Петра І по боях під Нарвою, Григорій Григорович Скорняков – Писарєв у 1722 році написав «Первое учебное пособие по механике.»

У XVIII сторіччі з’явилась школа французьких інженерів вчених. Сюди ввійшли А.Тіто, Д.Полені, А.Ш.Борд, П.Л.Дюбуа, Д.Б.Вентурі та інші.

В цей же час розвивалось фізичне моделювання та теоретичні розрахункові формули з введенням в них імперичних коефіцієнтів (ці коефіцієнти одержують при проведені лабораторних та натурних досліджень при описі явищ).

Вперше, як дисципліну, що вивчала гідравліку було введено у Франції в 1716 році. Ш.Боссю у спеціальному закладі «Эколь де пон э шоссе» (школа мостов и дорог).

У Росії в 1836 р. П.П.Мельников видав перший підручник, «Основания практической гидравлики».

Перші лабораторії були відкриті в Петербурзі.

Надалі гідравлічна наука стрімко розвивається.

В ХІХ столітті у Франції з’являються такі вчені: Л.Нав’є, О.Коші, А.де Сен-Венан, А.Дарсі, А.Дюпюі та інші.

В Німеччині – В.Вебер, в Англії – У.Фруд, в Ірландії – Р.Манінг, та інші.

У 1869р. Г.Хаген вперше встановив, що є 2 режими руху рідини, Менделєєв визначив що на рух впливає багато факторів, знайшов незалежності у 1880р., але не опублікував.

У 1881-1883 році англійський вчений О.Рейнольдс (фізик) опублікував свої праці про механічний та турбулентний режими руху.

У 1885р. за проектом Зіміна був збудований перший протипожежний водопровід у Москві.

Серед вчених в Росії визначними є Н.Е.Жуковський, який розробив теорію руху рідини та теорію гідравлічного удару.

По дослідженню нерівномірного руху з’являються розробки Б.А.Бахмет’єва.

Серед більш сучасних праць можна відмітити розробки: І.І.Агроскіна, А.І.Богомолова, М.А.Веліканова, Е.А.Чертоусова, Р.Р.Чугаєва, М.В.Келдиша, Д.Тейлора, Л.Прандтля, А.Н.Колмогорова, Н.Н.Павловського, Д.В. Штеренліхта, В.А.Большакова, А.Д.Альтшуля, А.А.Качалова, Ю.Д.Кошмарова і В.Г.Легачева та інших.