Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Московский государственный технологический университет

«Станкин»

Егорьевский технологический институт (филиал)

Гидравлика Методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения по специальности 151001 «Технология Машиностроения»

Егорьевск 2011г.

Методические указания и задачи подготовил …….доц. В.В.Козенец.

Все представленные материалы соответствуют требованиям государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 151001, примерной программе дисциплины «Гидравлика (механика жидкости и газа)», утвержденной 01 февраля 2001г

Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры технологий автоматизированного производства

Протокол № ……… от …………. 2011г.

Заведующий кафедрой ………………….. к.т.н. Е.А. Копейкин

Методические указания рассмотрены и одобрены методическим советом института

Протокол № ……… от …………. 2011г.

Председатель совета ……………………. А.Д. Семенов

Методические материалы сборника содержат, как основные положения рабочей программы курса «Гидравлика», так и варианты индивидуальных контрольных заданий, включенных в контрольную работу по курсу; здесь же приведены и примеры решения задач, что должно способствовать лучшему усвоению учебного материала при снижении общей трудоемкости учебной работы, фактора весьма существенного при заочной форме обучения.

.

Требования к уровню усвоения содержания дисциплины

Бакалавр должен знать:

- основные законы механики жидких сред;

- модели течения жидкости.

Бакалавр должен владеть:

- методами решения задач гидравлики;

- приемами постановки инженерных задач для решения их коллективом специалистов различных направлений.

Бакалавр и дипломированный специалист должен иметь представление:

- о теории подобия и размерности в процессах движения жидкости;

- об основах моделирования гидромеханических явлений;

- об экологических задачах в потоках жидкости и газа;

Глубина знаний и умений должны быть достаточными для свободного пользования научной и справочной литературой.

На изучение дисциплины отводится 102 часа, в том числе, 14 часов аудиторных занятий: лекций 8 часов, практических занятий 6 часов. Лабораторные работы не предусмотрены. Контрольная работа одна.

Содержание рабочей программы

Введение. Физические свойства жидкости

Цели и задачи курса. Составные части курса гидравлики. Основные свойства жидкости: плотность, удельный вес, вязкость, сжимаемость, температурное расширение. Схематизация свойств жидкости, модели жидкости: идеальная несжимаемая, идеальная сжимаемая, вязкая несжимаемая, реальная, капельная. Особые свойства воды.

Влияние температуры и давления на свойства жидкости. Растворимость газов в жидкостях. Механическая и химическая стойкость рабочих жидкостей. Кавитация жидкости.

Гидростатика

Силы, действующие на жидкость. Силы массовые и поверхностные, сила давления и сила трения. Гидростатическое давление и его свойства.

Основное уравнение гидростатики. Поверхности равного давления. Сообщающиеся сосуды. Приборы для измерения давления. Манометрическое, вакуумметрическое давление, абсолютное давление.

Давление жидкости на плоские стенки. Эпюры гидростатического давления. Центр давления. Сила давления жидкости на криволинейную стенку. Гидростатический парадокс.

Абсолютный и относительный покой (равновесие) жидких сред. Относительный покой (равновесие) жидкости. Относительное равновесие жидкости в ускоренно движущихся резервуарах.

Элементы теории плавания твердых тел. Закон Архимеда. Метацентр. Остойчивость.

Кинематика жидкости

Два метода описания движения жидкостей. Понятие о линиях и трубках тока. Ускорение жидкой частицы. Расход элементарной струйки и расход через поверхность. Уравнение неразрывности (сплошности) в разных формах. Вихревое и безвихревое (потенциальное) движения.

Динамика жидкости

Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости (уравнения Эйлера).

Уравнение Навье-Стокса для вязкой жидкости. Примеры аналитических решений уравнений Навье-Стокса. Турбулентность и ее основные статистические характеристики. Конечно-разностные формы уравнений Навье-Стокса и Рейнольдса. Общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ

Общие теоремы механики в гидравлике

Общая интегральная форма уравнений количества движения и момента количества движения. Закон изменения количества движения. Закон изменения момента количества движения. Силовое воздействие потока на ограничивающие его стенки.

Подобие гидромеханических процессов

Основы теории подобия. Классы подобных явлений. Константы подобия. Критерии подобия. Теоремы подобия. Методы моделирования. Методы аналогий.

Одномерный поток жидкости

Одномерная модель и приведение к ней плавно изменяющихся течений напорных и безнапорных потоков. Два режима течения жидкости: ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса.

Уравнение Бернулли и его обобщение для потока вязкой жидкости. Гидравлические сопротивления, их физическая природа и классификация. Энергетическая интерпретация уравнения Бернулли для установившегося движения.

Структура формул для вычисления потерь удельной энергии (напора). Основная формула равномерного движения. Сопротивления по длине для напорных и безнапорных потоков.

Данные о гидравлическом коэффициенте трения. Зоны сопротивления. Наиболее употребительные формулы для гидравлического коэффициента трения. Местные гидравлические сопротивления, основная формула. Зависимость коэффициента местного сопротивления от числа Рейнольдса и геометрических параметров русла. Виды местных сопротивлений. Расчеты одномерных стационарных напорных и безнапорных потоков.

Истечение жидкости и газа через отверстия и насадки

Истечение жидкости через «малые» отверстия в тонкой стенке: средняя скорость, расход, траектория струи жидкости; истечение через затопленные отверстия.

Особенности истечения жидкости через внешний цилиндрический насадок. Насадки других видов. Истечение из резервуаров при переменном напоре.

Расчет трубопроводов

Гидравлический расчет трубопроводов. Задачи. Простые трубопроводы постоянного сечения. Последовательное и параллельное соединение трубопроводов; разветвленные трубопроводы. Принципы расчета тупиковых и кольцевых трубопроводных сетей.

Гидравлический удар в трубах, формула Жуковского. Защита трубопровода от гидравлического удара.

Объемный гидропривод

Объемный гидропривод: назначение, составные части, область применения. Насос, как источник давления, классификация насосов. Схемы поршневого и мембранного, центробежного, шестерного и лопастного, плунжерного и винтового насосов. Основные характеристики. Баланс мощности.

Гидродвигатель, как исполнительный орган гидропривода. Гидроцилиндры, гидромоторы, поворотные гидродвигатели. Расчет крутящего момента и мощности на выходном валу гидромотора, расчет скорости перемещения и усилия на штоке гидроцилиндра.

Гидроаппаратура контрольная и регулирующая. Гидролинии.

Схемы гидравлических систем

Составление принципиальной схемы. Обозначения элементов схемы.

Выбор задач контрольной работы по темам

Задачи выбираются следующим образом:

• а) используя таблицу 1, определяют номера задач, которые нужно решить в каждой из семи тем;

• б) используя таблицу исходных данных по задаче, устанавливают численные значения параметров, для которых и нужно представить ее решение в контрольной работе;

• контрольная работа включает задачи по всем семи темам;

• данные необходимые для решения задач, но не приведенные в условии задачи, надлежит выбрать самостоятельно, указав в пояснениях к решению источник информации.

Табл.1

Последняя цифра шифра	Номер задачи в теме
	1	2	3	4	5	6	7
1		1	2	3	1	2	3	3
2		2	3	1	3	1	2	2
3		3	1	2	2	3	1	1
4		2	2	1	3	3	2	2
5		1	1	3	3	2	2	1
6		3	2	1	2	1	3	3
7		2	3	2	1	3	1	1
8		3	3	3	2	2	2	3
9		1	2	2	1	3	1	2
0		2	3	1	2	3	1	1

Задачи