Тема 3. Давление жидкости на плоские и криволинейные поверхности. Закон Архимеда.

Изучение темы следует начать с вывода аналитических зависимостей для суммарного гидростатического давления на плоскую фигуру и определения центра давления на эту поверхность.

Рассматривая давление жидкости на криволинейные поверхности, необходимо обратить внимание на вывод формулы для горизонтальной и вертикальной составляющих суммарного давления и научиться определять силу суммарного давления, направление и точку ее приложения.

Теория плавания тел основана на законе Архимеда. Необходимо сформулировать и доказать этот закон, пользуясь полученной выше зависимостью для суммарного гидростатического давления жидкости на поверхности. Следует проанализировать уравнение равновесия тела, погруженного в жидкость, и установить возможное состояние тела в зависимости от соотношения между его весом и выталкивающей силой.

Тема 4. Теоретические основы гидродинамики.

К изучению этой темы студенты должны отнестись особенно серьезно, так как изучаемый в этой теме материал является теоретической базой для усвоения последующих тем курса.

Основной задачей гидродинамики является нахождение основных компонентов движения – скоростей трения и гидродинамических давлений в различных точках движущейся жидкости.

Необходимо знать, что такое средняя скорость движения жидкости и как она взаимосвязана с расходом жидкости. Уяснить сущность определений и понятий таких, как: линия тока, трубка тока, смоченный перимеригидравлический радиус, живое сечение. Дать определения установившегося и неустановившегося режимов течения жидкости, привести их примеры.

Важное значение в гидродинамике имеет уравнение неразрывности (сплошности), которое устанавливает связь между средними скоростями течения и площадями живых сечений, которым соответствуют эти средние скорости.

Уравнение движения жидкости, устанавливающее связь между скоростью, гидродинамическим давлением и расположением любой точки движущейся жидкости, впервые было получено Д. Бернулли. Это уравнение лежит в основе всей современной гидравлики и позволяет решать самые разнообразные практические задачи.

Получение уравнения Бернулли следует начать с рассмотрения движения элементарной струйки идеальной жидкости. Наиболее доступным способом является вывод уравнения из закона кинетической энергии, которым и рекомендуется воспользоваться студентам. Необходимо подробно остановиться на уяснении геометрической и физической сущности этого уравнения в целом и его отдельных членов. Далее необходимо перейти к сущности уравнения Бернулли для реальной жидкости. Рассмотреть практические приложения уравнения Бернулли на примерах пневмометрической трубки, дроссельных приборов (диафрагма, мерное сопло, Труба Вентури) с целью определения скорости и расхода жидкости в трубопроводах.

Тема 5. Режимы течения вязкой жидкости.

Знакомясь с движением вязкой жидкости, необходимо дать определение ламинарного и турбулентного режимов течения. Обратить внимание на условия, при которых происходит переход с одного режима на другой, а также знать формулу для определения числа Рейнольдса. В результате изучения ламинарного режима течения жидкости нужно усвоить вывод формул для определения скоростей по сечению круглой трубы; для максимальной и средней скорости потока, расхода жидкости.

Рассматривая турбулентный режим движения жидкости, необходимо иметь представление о структуре турбулентного потока, о пульсации скоростей и осредненных скоростях, о влиянии турбулентного перемешивания на распределение касательных напряжений и скоростей по сечению трубы.