151

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

Гидравлика.

Методические указания для выполнения самостоятельной работы бакалавров

по направлению 190700.62 – Технология транспортных процессов

Воронеж 2015

2

УДК 532 Кондратенко, И.Ю. [Электронный ресурс] Гидравлика: Методические указа-

ния для выполнения самостоятельной работы бакалавров по направлению 190700.62 – Технология транспортных процессов / И.Ю. Кондратенко. – Воронеж, 2015 // АИБС «МАРК-SQL» / ВГЛТА.

3

1.ВВЕДЕНИЕ

1.1. Самостоятельная работа как важнейшая форма учебного процесса.

Самостоятельная работа студентов (СРС) в ВУЗе является важным видом учебной и научной деятельности студента. Формы самостоятельной работы студентов разнообразны. Они включают в себя:

–изучение и систематизацию нормативно-инструкционных и справочных материалов с использованием информационно-поисковых систем "Кон- сультант-плюс", "Гарант", глобальной сети "Интернет";

–изучение учебной, научной и методической литературы, материалов периодических изданий с привлечением электронных средств статистической, периодической и научной информации;

– подготовку докладов и рефератов;

– участие в работе студенческих конференций, комплексных научных исследованиях.

Самостоятельная работа приобщает студентов к научному творчеству, поиску и решению актуальных современных проблем.

Ведущая цель организации и осуществления СРС должна совпадать с целью обучения студента – подготовкой бакалавра с высшим образованием. При организации СРС важным и необходимым условием становятся формирование умения самостоятельной работы для приобретения знаний, навыков и возможности организации учебной и научной деятельности.

Целью самостоятельной работы студентов является овладение фундаментальными знаниями, профессиональными умениями и навыками деятельности по профилю, опытом творческой, исследовательской деятельности. Самостоятельная работа студентов способствует развитию самостоятельности, ответственности и организованности, творческого подхода к решению проблем учебного и профессионального уровня.

Задачами СРС являются:

–систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и практических умений студентов;

–углубление и расширение теоретических знаний;

–формирование умений использовать нормативную, правовую, справочную документацию и специальную литературу;

–развитие познавательных способностей и активности студентов: творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности;

–формирование самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации;

–развитие исследовательских умений;

4

использование материала, собранного и полученного в ходе самостоятельных занятий на семинарах, на практических и лабораторных занятиях, при написании курсовых и выпускной квалификационной работ, для эффективной подготовки к итоговым зачётам и экзаменам.

1.2. Общие рекомендации по организации самостоятельной работы

Основной формой самостоятельной работы студента является изучение конспекта лекций, рекомендованной литературы, активное участие на практических и семинарских занятиях. Но для успешной учебной деятельности, её интенсификации, необходимо учитывать следующие субъективные факторы:

1.Знание школьного программного материала, наличие прочной системы знаний, необходимой для усвоения основных вузовских курсов.

2.Наличие умений, навыков умственного труда:

а) умение конспектировать на лекции и при работе с книгой; б) владение логическими операциями: сравнение, анализ, синтез, обоб-

щение, определение понятий, правила систематизации и классификации.

3.Специфика познавательных психических процессов: внимание, память, речь, наблюдательность, интеллект и мышление. Слабое развитие каждого из них становится серьезным препятствием в учебе.

4.Хорошая работоспособность, которая обеспечивается нормальным физическим состоянием. Результат обучения оценивается не количеством сообщаемой информации, а качеством её усвоения, умением её использовать и развитием у себя способности к дальнейшему самостоятельному образованию.

5.Соответствие избранной деятельности, профессии индивидуальным способностям. Необходимо выработать у себя умение саморегулировать своё эмоциональное состояние и устранять обстоятельства, нарушающие деловой настрой, мешающие намеченной работе.

6.Овладение оптимальным стилем работы, обеспечивающим успех в деятельности. Чередование труда и пауз в работе, периоды отдыха, индивиду-

ально обоснованная норма продолжительности сна, предпочтение вечерних или утренних занятий, стрессоустойчивость на экзаменах и особенности подготовки к ним.

7. Уровень требований к себе, определяемый сложившейся самооценкой. Адекватная оценка знаний, достоинств, недостатков - важная составляющая самоорганизации человека, без нее невозможна успешная работа по управлению своим поведением, деятельностью.

Перед началом работы по курсу «Гидравлика» студент должен ознакомиться с графиком самостоятельной работы студента и понять логическую схему освоения курса.

5

Конспект лекции должен включать тему лекции, перечень вопросов, рекомендованные преподавателем информационные источники (первоисточники и исследовательскую, учебную и справочную литературу), основные понятия, объяснявшиеся в лекции. Студент должен проработать конспект дома, выделить основной материал, по необходимости дополнить пропущенное при конспектировании за счет материалов учебника и иной литературы, выделить непонятное или недостаточно понятное и сформулировать вопросы, которые можно будет задать преподавателю во время индивидуальных консультаций.

При самостоятельной работе студент должен начинать с освоения соответствующего раздела в рекомендованном учебнике, потом дополнять информацию за счет дополнительных информационных источников.

2. Цели и задачи дисциплины

Целью изучения дисциплины «Гидравлика» является подготовка к решению практических задач, возникающих при расчете, проектировании, эксплуатации, различных автотранспортных средств на основе различных гидравлических устройств. Другой важной целью является получение студентами конкретных знаний в области гидравлики и практического использования законов этой отрасли знания при практической эксплуатации наземных транспортных средств.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

–ознакомиться с основами расчета силового взаимодействия покоящейся и движущейся жидкости с твердыми телами;

–изучить методику постановки гидравлических экспериментов;

–уяснить основные законы равновесия и движения жидкостей;

–усвоить способы реализации численных методов на ЭВМ;

–уметь осуществлять гидравлические расчеты простых и сложных трубопроводов;

–ознакомиться с принципами и методами расчётов затрат энергии на перемещение жидкостей в магистралях.

3.Требования к результатам освоения дисциплины

Студент по результатам освоения дисциплины «Гидравлика»: должен обладать следующими компетенциями:

а) общекультурными (ОК)

– умением использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования

(ОК-10);

б) профессиональными (ПК)

6

–способностью выявлять приоритеты решения транспортных задач с учетом показателей экономической эффективности и экологической безопасности

(ПК-16);

–готовностью к применению методик проведения исследований, разработки проектов и программ, проведения необходимых мероприятий, связанных с управлением и организацией перевозок, обеспечением безопасности движения на транспорте, а также выполнением работ по техническому регулированию на транспорте (ПК-23);

–способностью к работе в составе коллектива исполнителей в осуществлении контроля и управления системами организации движения (ПК-35).

Врезультате освоения дисциплины студент должен:

-знать: основные физико - механические свойства жидкости и газов; давление, единицы его измерения и приборы для измерения давления; законы сохранения энергии движущейся жидкости; законы равновесия и движения жидкости; законы силового взаимодействия жидкости и твердого тела

физические свойства жидкости и газов, основные законы равновесия и движения жидкости и газа в трубопроводах; методы реализации этих законов в инженерной практике с помощью ЭВМ; принципы и методы расчёта напорных трубопроводов жидкостей и газа, принципы работы гидромашин.

-уметь осуществлять гидравлические расчеты простых и сложных трубопроводов; ставить и решать задачи гидравлического эксперимента; определять силовое взаимодействие жидкости и твердого тела, пользоваться справочным материалом;

-владеть полученными навыками при решении конкретных практических

задач.

4. Содержание дисциплины

- по разделам:

Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ

Введение. Краткая история развития гидравлики. Предмет и задачи курса. Основные физические свойства жидкостей и газов.

Раздел 2. ГИДРОСТАТИКА Статика. Два основных свойства гидростатического давления. Общие

дифференциальные уравнения гидростатики (Эйлера). Интегрирование уравнений Эйлера. Основное уравнение гидростатики. Классификация давлений. Абсолютный и относительный покой жидких сред. Приборы для измерения давления. Гидростатический и пьезометрический напоры. Закон Паскаля. Практическое применение закона Паскаля.

Раздел 3. ГИДРОДИНАМИКА Кинематика и динамика. Основные понятия: поток, его характеристики:

линии тока, элементарная струйка, живое сечение, расход. Модель идеальной невязкой жидкости. Общая форма уравнений количества движения и момента

7

количества движения. Уравнение неразрывности для элементарной струйки и для потока жидкости. Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной форме. Закон сохранения энергии для движущейся жидкости.

Подобие гидродинамических процессов. Гидравлические сопротивления. Режимы движения вязкой жидкости. Истечение жидкости через отверстия и насадки. Общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ. Гидравлический удар. Меры, применяемые для его предупреждения. Гидравлический расчёт трубопроводов.

- по видам занятий:

Поскольку аудиторно лекции читаются не в полном объёме дисциплины, на самостоятельное изучение студентам выносятся разделы, которые сообщаются студентам преподавателем.

Также самостоятельно студенты дорабатывают лабораторные работы и готовят отчёты по каждой из них

Таблица 1.

8

5. Вопросы для самоконтроля

Тема 1. Введение. Основные физические свойства жидкостей и газов.

1.Перечислите основные свойства капельных жидкостей.

2.Понятия реальной, идеальной и неньютоновской жидкости. Приведите примеры таких жидкостей.

3.Виды вязкости. Закон вязкого трения Ньютона.

Тема 2. Гидростатика. Свойства гидростатического давления. Основное уравнение гидростатики. Классификация давлений.

1.Давление в жидкости. Свойства давления.

2.Какие виды давления Вы знаете? Единицы и шкалы измерения давления.

3.Как определить давление в любой точке внутри жидкости?

4.Давление на плоские и криволинейные поверхности.

Тема 3. Гидростатический и пьезометрический напоры. Закон Паскаля и его практическое применение.

1.В чём заключается энергетический смысл пьезометрического и гидростатического напоров?

2.Где применяется закон Паскаля?

3.Как работают гидравлический пресс, гидравлический аккумулятор, гидравлический мультипликатор?

4.Закон Архимеда.

Тема 4. Гидродинамика. Основные понятия кинематики и динамики.

1.Что изучает гидродинамика?

2.Смысл понятий: линия тока, трубка тока, живое сечение, смоченный периметр.

3.Какое движение жидкости считают равномерным?

4.Как определить гидравлический радиус для круглой трубы?

Тема 5. Общая форма уравнений количества движения и момента количества движения. Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной форме.

1.Уравнения неразрывности струйки и потока жидкости.

2.Уравнение Бернулли для установившегося движения струйки идеальной жидкости.

3.Что характеризует коэффициент Кориолиса?

4.Законы сохранения массы и энергии идеальной жидкости.

9

Тема 6. Дифференциальные уравнения движения реальной жидкости. Подобие гидродинамических процессов.

1.Моделирование гидродинамических явлений. Основы теории подобия.

2.Критерии гидродинамического подобия.

3.Дифференциальные уравнения движения реальной жидкости.

Тема 7. Режимы движения вязкой жидкости.

1.Режимы течения жидкости. Число Рейнольдса, его физический смысл и применение в гидравлике.

2.Особенности турбулентного движения жидкости. Пульсация скоростей и давлений. Касательные напряжения в турбулентном потоке.

3.Потери энергии на трение по длине трубопровода потока в круглом трубопроводе.

4.Коэффициент гидравлического трения в турбулентном потоке. Понятие шероховатости и ее влияния на коэффициент гидравлического трения

Тема 8. Истечение жидкости через отверстия и насадки.

1.Истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке.

2.Истечение жидкости через насадки. Общие сведения.

3.Где применяются насадки?

4.Коэффициенты сжатия струи, скорости и расхода жидкости.

Тема 9. Гидравлический удар. Гидравлический расчёт трубопроводов.

1.Явление гидравлического удара. Формула Жуковского.

2.Какими мерами можно предотвратить гидроудар?

3.Гидравлически длинные и короткие трубопроводы.

4.Простой трубопровод с последовательным соединением труб различных диаметров и длин.

5.Численные методы решения гидравлических задач.

10

6. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет»

Для освоения дисциплины могут быть использованы следующие Ин- тернет-ресурсы:

–Международный научно-образовательный сайт EqWorld. – Режим доступа свободный: http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/mechanics/fluid.htm

–Лекции по гидравлике. Режим доступа свободный: http://portal.tpu.ru/SHARED/s/SMAILOV/teaching/hydraulics

–Гидравлика. Лекции по гидравлике. Режим доступа свободный: chromeextension://oemmndcbldboiebfnladdacbdfmadadm/http://hydro133.narod.ru/lecture/o g_lec_04.pdf

–Гидравлика. Теория и практика. Учебник для ВУЗов. Режим доступа сво-

бодный: chrome-extension: //oemmndcbldboiebfnladdacbdfmadadm/http: //static1. .ozone.ru/multimedia/book_file/1009502662.pdf

–Гидравлика. Учебный фильм. Режим доступа свободный:

http://www.youtube.com/watch?v=m5NI8WrMVPg

–Гидравлика. Учебники, методические и учебные пособия http://techliter.ru/load/uchebniki_posobya_lekcii/gidravlika/37

–Гидравлика. Лекции по гидравлике. Режим доступа свободный: http://www.techgidravlika.ru/view_menu.php?menu=3&page=1

–Гидравлика. Лекции по гидравлике. Режим доступа свободный: http://www.ref.by/refs/88/19976/1.html

–Учебный фильм «Кинофрагменты по гидравлике». Режим доступа свободный: http://khodus.ucoz.ru/load/mekhanika/gidravlika/uchebnyj_film_kinofragmenty_p o_gidravlike/29-1-0-54

–Учебныйфильмпогидравлике. Демонстрацияопытовсистечениемжидкости. Режим доступа свободный: http://www.youtube.com/watch?v=EUunaJdmHCI

–Учебныйфильмпогидравлике. Методыисследованияхарактеристиктурбулентности Режим доступа свободный: http://www.youtube.com/watch?v=kudgEP5c_vE