1. Задачи гидравлики и аэродинамики. Исторический путь развития механики жидкости и газа.

Гидравликой - наука, изучающая законы равновесия и движения жидкостей

Аэродинамикой- наука, изуч. движение газообразных тел, а также их взаимодействие с твердыми телами и поверхностями.

Г. как наука зародилась в Древней Греции. Первым трудом по Г считается работа Архимеда (212 гг. до н.э.) «О плавающих телах», содержащая его известный закон о равновесии тела, погруженного в жидкость.

В конце XV в. Леонардо да Винчи написал труд «О движении воды в речных сооружениях». установил понятие сопротивления движению твердых тел в жидкостях и газах и ставил лаб опыты. В 1586 г. Симон Стевин опубликовал книгу «Начала гидростатики», в которой дал правила определения силы давления жидкости на дно и стенки сосудов. В 1612 г. Галилео Галилея «Рассуждение о телах, пребывающих в воде, и тех, которые в ней движутся». В 1643 г. Торричелли установил закон вытекания жидкости из отверстия в сосуде. В 1663 г. опубликован Б. Паскалем закон о передаче внешнего давления в жидкости. В 1867 г. Исаак Ньютон сформулировал законы внутреннего трения в движущейся жидкости.

Основоположниками гидравлики как науки были: М.В. Ломоносов, Леонард Эйлер и Даниил Бернул­ли.М.В. Ломоносов опубликовал работы где изложил закон сохр.массы и энергии.

Л. Эйлер первый дал ясное определение поня­тия движения жидкости и вывел уравнения движе­ния идеальной жидкости.

В 1738 г. Д. Бернулли опубликовал труд по Г «Гидродинамика», изложил метод изучения законов движения жидкости, пред­ложил теорему о запасе энергии движущейся жид­кости.

было положено начало теории. Но при­менение к решению задач, не всегда получалось. В XVIII в. (Шези, Дарси, Базен, Вейсбах и др.) изу­чали движение воды опытным путем, были получены формулы. Создан­ная гидравлика отдалялась от теоретической гидродинами­ки. Знаменитый Д.И. Менделеев в 1880 г. впервые указал на существование двух режимов движения жидкости, что позже подтверждено О. Рейнольдсом. Н.Е. Жуковский внес огромный вклад в развитие Г и аэр-ки. Им впервые была разработана теория Гского удара в трубах и дано классическое решение большого круга техн. задач в области авиации, водоснабж. и гидротехники.

С.А. Чаплыгин в своих работах о газовых струях, а также других трудах, решил ряд теор. и прикладных задач аэродинамики.

Работы немецкого ученого Л. Прандтля продвинули вперед изучение турбулентных потоков, которое завершилось созданием теорий турбулентности, получивших широкое применение.

Трудами советского ученого Н.Н. Павловского и его учеников развита новая отрасль гидравлики — гидравлика сооружений.

В настоящее время гидравлика и аэродинамика бурно развиваются, основываясь на синтезе теоретических и экспериментальных методов

2. Основные физические свойства жидкостей и газов. Плотность, удельный вес, сжимаемость, температурное расширение, вязкость, капиллярность, кавитация. Обозначения, единицы и размерности величин. Понятие об идеальной жидкости и идеальном газе.

Жидкость - физическое тело, которое легко изменяет свою форму под действием самых незначительных сил.

Оно обладает свойством текучести

По техническим свойствам жидкости разделяют на два класса: малосжимаемые (капельные) и сжимаемые (газообразные).

Общими свойствами капельных жидкостей : текучесть и очень малая изменяемость объема, а общими свойствами газов — текучесть и легкая изменяемость объема при изменении давления и температуры.

Жидкости и газы физические свойства, важнейшими из которых являются удельный вес, плотность, сжимаемость и вязкость.

Удельным весом жидкости (газа), обозначаемым греческой

буквой γ, называется вес единицы ее объема, т.е .

γ= G/V, (Н/м3).

где G — вес жидкости; V — объем, занимаемый ею.

Плотностью называется масса жидкости, заключенная в единице объема, или отношение массы жидкости к ее объему. Плотность обозначается буквой ρ = m/V (кг/м3). =G/gV=γ/g (G=mg)

Сжимаемость капельных жидкостей под действием давления характеризуется коэффициентом объемного сжатия β который представляет собой относительное изменение объема β = (V1-V2)/V1(Р2-P1),

где V, и V2 — объемы жидкости, соответственно начальный и конечный; р1 и р2 —

давления, соответственно начальное и конечныe

температурное расширение Изменение объема жидкости в зависимости от изменения температуры характеризуется коэффициентом температурного расширения β, выражающим относительное изменение объема жидкости, приходящееся на единицу изменения ее температуры: β=(V2-V1) / V1(t2-t1) где V1 и V2 — объемы жидкости, соответственно начальный и конечный; t1 и t2 —

температуры, соответственно начальная и конечная.

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) ее частиц. ν=μ/ρ (м2/ с ) кин.в.=динам.вяз. / плотн

Вязкость жидкостей в сильной степени зависит от температуры; при ЭТОМ вязкость капельных жидкостей при увеличении температуры уменьшается, а вязкость газов возрастает

кавитацией Кавитация – образование паровоздушных пузырей в области пониженного давления и их захлопывание в области повышенного давления.. Кавитация вредна, снижает пропускную способность труб

Капилярность В области соприкосновения трех сред (жидкой, твердой и газообразной) возникает мениск — выпуклый, если молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твердого тела, или вогнутый, если молекулы жидкости притягиваются к молекулам твердого тела сильнее, чем друг к другу. Этим объясняется явление капиллярного поднятия или опускания жидкости в вертикальной трубке малого диаметра либо в

узкой щели между твердыми поверхностями.

Под идеальной жидкостью понимают воображаемую жидкость,. лишенную вязкости, несжимаемую и неспособную сопротивляться разрыву.

Под идеальным газом понимают воображаемый газ, лишенный вязкости. газ, разреженный настолько, что взаимодействие молекул можно не учитывать.

Выводы, полученные из свойств идеальной жидкости или газа, приходится, как правило, исправлять, вводя поправочные коэффициенты.