МИНИСТЕРСТОВ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «АСТРАХАНСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ»

Кафедра естественнонаучных дисциплин

Механика жидкости и газа Учебно-методическое пособие к решению задач и выполнению контрольных работ по дисциплине «Механика жидкости и газа» для студентов заочного обучения

Астрахань

2012

Учебно-методическое пособие рекомендовано для студентов высших учебных заведений по направлению «Строительство» профиль «Теплогазоснабжение и вентиляция» (бакалавриат). Содержит контрольные задания по дисциплине: «Механика жидкости и газа». – Астрахань, 2012. – 44 с.

Утверждено на заседании кафедры ЕНД АИСИ

Протокол № 10 от «15» июня 2012 г.

Согласовано с УМО АИСИ от «20» июня 2012 г.

Рекомендовано к рассмотрению на заседании УМС ТГВ

Протокол № 10 от «25» июня 2012 г.

Составитель: Евсина Е.М., к.т.н., доцент кафедры ЕНД

Рецензент: к.п.н., доцент кафедры теоретической физики и МП физики АГУ

Шафиев М.И.

Содержание

стр.

Общие методические указания к решению задач и выполнению контрольных работ	4
Рабочая программа по дисциплине «Механика жидкости и газа»	5
1. Кинематика жидкости	9
2. Течение жидкостей и газов. Уравнение неразрывности и уравнение Бернулли	14
3. Явления переноса в газах	24
4. Одномерное течение газа	36
4.1. Классификация течений жидкости. Устойчивость течения	36
4.2. Одномерные течения несжимаемой жидкости. Расход потока и средняя скорость	37
4.3. Закономерности ламинарного течения в трубах	37
4.4. Основные закономерности турбулентного течения	38
4.5. Турбулентное течение в трубах	39
4.6. Потери давления (напора) при турбулентном течении в трубах	41
Список использованной литературы	44

Общие методические указания

Учебная работа студента-заочника по изучению дисциплины «Механика жидкости и газа» складывается из следующих основных элементов: самостоятельного изучения дисциплины по учебным пособиям, решения задач, выполнения контрольной работы, выполнения лабораторных работ, сдачи зачета.

Самостоятельная работа по учебным пособиям

Самостоятельная работа по учебным пособиям является основным видом работы студента-заочника. Студентам рекомендуется:

1. Изучать курс механики жидкости и газа систематически в течение всего учебного процесса. Изучение дисциплины «Механика жидкости и газа» в сжатые сроки перед зачетом не даст глубоких и прочных знаний.

2. Выбрав какое-нибудь учебное пособие в качестве основного по определенной части курса механики жидкости и газа, придерживаться данного пособия при изучении всей части курса или по крайней мере ее раздела. Замена одного пособия другим в процессе изучения может привести к утрате логической связи между отдельными вопросами. Но если основное пособие не дает полного или ясного ответа на некоторые вопросы программы, необходимо обращаться к другим учебным пособиям.

3. При чтении учебного пособия составлять конспект, в котором записывать законы и формулы, выражающие эти законы, определения величин и единиц их измерения, делать чертежи и решать типовые задачи.

При решении задач следует пользоваться Международной системой единиц (СИ).

Самостоятельную работу по изучению дисциплины «Механика жидкости и газа» подвергать систематическому самоконтролю. Для этого после изучения очередного раздела следует ставить вопросы и отвечать на них. При этом надо использовать рабочую программу по дисциплине «Механика жидкости и газа».

Прослушать курс лекций по «Механике жидкости и газа», организуемый для студентов-заочников. Пользоваться очными консультациями преподавателей.

При изучении курса «Механика жидкости и газа» студент встретится с большим количеством единиц измерений. Без основательного знания единиц и систем единиц, без умения пользоваться ими при решении задач невозможно усвоить курс «Механика жидкости и газа» и тем более применять знания на практике.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА»

Неустановившееся движение жидкости

Нестационарное одномерное течение жидкости. Инерционный напор. Истечение при переменном напоре. Большие ускорения и гидравлический удар в цилиндрических трубах. Дифференциальные уравнения гидравлического удара. Прямой гидравлический удар. Формула Жуковского. Непрямой удар. Цепные уравнения.

Потенциальные течения

Общие свойства потенциальных течений. Плоские потенциальные потоки. Применение функций комплексного переменного. Простейшие плоские потенциальные потоки. Обтекание круглого цилиндра потенциальным потоком бесциркуляционное и при наличии циркуляции. Теорема Жуковского о подъемной силе. Метод конформных отображений. Обтекание пластины. Постановка общей задачи об обтекании крылового профиля. Общие сведения о методах особенностей.

Пространственные потенциальные течения

Операторы поля в криволинейных координатах. Простейшие пространственные безвихревые течения. Обтекание сферы.

Неустановившееся движение тела в невязкой жидкости

Присоединенная масса. Инерционное сопротивление.

Общие свойства вязких течений: точные решения уравнений Навье-Стокса

Ламинарное установившееся течение между параллельными плоскостями. Ламинарные течения в цилиндрических и призматических трубах. Течение между соосными вращающимися цилиндрами.

Приближенные методы решения уравнений гидродинамической теории смазки

Приближенные уравнения для малых чисел Рейнольдса. Плоские ползущие течения. Уравнения Рейнольдса для смазочного слоя. Плоский клиновидный слой смазки. Основа теории цилиндрического подшипника скольжения.

Пограничный слой

Ламинарный пограничный слой. Уравнения Прандтля. Способы решения уравнений ламинарного пограничного слоя. Интегральные соотношения пограничного слоя, методы их решения. Отрыв пограничного слоя, сущность явления, условия возникновения отрыва. Расчет турбулентного пограничного слоя на пластине.

Силы воздействия потока вязкой жидкости на обтекаемое тело

Составляющие силы сопротивления и подъемной силы. Кавитация.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ И ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА»

1. За время изучения дисциплины «Механика жидкости и газа» студент – заочной формы обучения в АИСИ должен предоставить одну контрольную работу.

2. Номера задач, которые студент должен включить в свою контрольную работу, определяются по таблицам вариантов (см. ниже). Номер варианта соответствует последнему номеру в зачетной книжке студента – заочника.

3. Контрольные работы нужно выполнить чернилами в школьной тетради, на обложке которой привести сведения по следующему образцу: