1. Предмет гидравлика. Свойства жидкостей и газа. Плотность жидкости. Удельный вес жидкости. Силы, действующие в жидкости. Абсолютное (барометрическое), избыточное и вакууметрическое давление. Вязкость жидкости. Зависимость объема жидкости при изменении давления и температуры.

Ртуть:

Вода: Воздух:Ав. Керосин:

удельный вес жидкости.

Жидкость обладает свойством текучести – под действием бесконечно малых усилий может иметь бесконечно большую деформацию.

касательные напряжения.

В покоящейся жидкости касательные напряжения отсутствуют:

1 мм. вод. ст = 9,80665 Па. 1 мм. рт. ст = 133,3 Па. 1кГ/см²=1 ат = 98066 Па.

Нормальные условия физики: P = 760 мм. рт. ст. = 1 атм = 101,325 Па. 1 бар = 10⁵ Па.

Различают абсолютное давление  измеряется барометром.

Избыточным давлением будем называть разность между абсолютным и атмосферным давлением, если абсолютное давление > атмосферного.

Капельная жидкость моделируется как система подвижных центров. Для газа: _{уравнение состояния. объем 1 кг вещества.}

_{Газ легко изменяет объем под действием давления и температуры. Если имеем объем жидкости при , то при …………..}

_{формула описывающая изменение объема под действием температуры.} - коэффициент объемного температурного расширения жидкости.

Все жидкости как и твердые тела с увеличением температуры увеличивают объем.

Но есть исключение - вода от

коэффициент объема диф. Жидкости. модуль объема диф жидкости.

2. Кипение и парообразование. Кавитация. Облитерация. Силы поверхностного натяжения.

Испарение – поверхностное газо выделение. Парообразование по всему объему – кипение.

Холодное кипение – кавитация.

Силы поверхностного натяжения. Можно говорить что жидкость и газ близки.

Облитерация –

Имеем высокомолекулярную жидкость. Все нефтепродукты это высокомолекулярная жидкость.

3. Гидростатика. Основные свойства гидростатического давления. Основное уравнение гидростатики.

Основное уравнение Гидростатики: j – удельный вес жидкости.

Если мы имеем жидкость:

атмосферное давление. давление на глубине.

4. Сила давления жидкости на плоскую стенку. Гидростатический парадокс. Давление на дно сосуда Сила давления жидкости на криволинейные стенки.

Гидростатический парадокс:

_{Давление на дне сосуда определяет высоту столба.}

_{Что бы найти всю силу необходимо проинтегрировать:}

статический момент площади.

_{Момент элементарных сил должен равняться относительно оси Х моменту, который создает равнодействующая сила.}

момент инерции относительно оси Х.

Избыточное давление формула для равнодействующей силы, шде она приложена.

5. Закон Архимеда.

На тело погруженное в жидкость действует выталкивающая сила направленная вертикально вверх равна весу жидкости вытолканному телом и приложенным в центре тяжести объема вытесненной жидкости.

6. Простейшие гидравлические машины- домкрат и мультипликатор.

Домкрат:

Мультипликатор:

Относительное равновесие жидкости при равноускоренном движении.

7. Относительное равновесие жидкости при равномерном прямолинейном движении. Относительное равновесие при переносном вращательном движении с постоянной угловой скоростью.

Относительное равновесие – случай равновесия жидкости, когда на все частицы жидкости помимо собственного веса действуют силы инерции. Под действием этих сил жидкость принимает положение равновесия – делается неподвижной относительно стенок сосуда. Основной принцип относительного равновесия – равнодействующая массовая сила всегда действует нормалью поверхности уровня.

Пусть сосуд с жидкостью движется прямолинейно с ускорением. Тогда равнодействующая массовая силаодинакова для всех частиц жидкостивсе поверхности уровня являются плоскостями, параллельными друг другу.

При значительных ускорениях и небольшом объеме жидкости в баке возможно оголение всасывающего отверстия трубопровода. Для предотвращения этого предусматривают специальный устройства.

При переносном вращательном движении в этом случае на жидкость действуют две массовые силы: сила тяжести и центробежная сила. Равнодействующая массовая сила увеличивается с увеличением радиуса, а угол наклона к горизонту уменьшается. Эта сила нормальна к поверхностям уровня  наклон этой поверхности с увеличением радиуса возрастает.

8. Закон постоянства расхода. Объемный расход жидкости. Весовой и массовый расходы жидкости.

з-н постоянства расхода.

_{Массовый расход.} Весовой расход:

9. Уравнение Бернулли для струйки идеальной жидкости.

Н – полная уд. Энергия.

12. Общая формула для гидравлических потерь. Формула Вейсбаха. Определение скорости в аэродинамической трубе методом перепада давлений. Расходомер Вентури.

З-н постоянства расхода

При записи ф-лы Вейсбаха принято брать скорость в узком сечении.

_{Расходомер Вентури:}

Ур-ие Бернулли для сечений 1 и 2:

Изменение скорости в аэродинамической трубе.

13. Подобие гидравлических потоков. Режимы течения жидкости.

Ламинарный поток. Турбулентный поток.

Преходный поток.

Число Re - критерий перехода из одного режима течения в другой.

_{Аэродинамика}

_{Реперная точка Re =2320. Если Rе < 2000 – ламинарный режим.}

_{Rе > 3000 – турбулентный режим.}

2000<Re<3000 – переходный режим.

Ламинарное течение – слоистое течение жидкости без перемешивания.

Турбулентный режим – течение с интенсивным перемешиванием частиц жидкости.

14. Потери гидродинамического напора на трение по длине. Формула Дарси.

Из экспериментов:

гидравлический радиус.ф. Дарси для труб произвольной формы.

15. Определение коэффициента гидравлического трения при ламинарном режиме течения жидкости.

Ф. Дарси для круглых труб: _{Касательные напряжения:}

_{Рассмотрим круглую трубу:}

Проецируем на ось:

При

квадратичная парабола. Подставим

Дадим радиусу r приращение dr, тогда элементарный расход через кольцо

Весь расход:

при ламинарном течении средняя скорость равна половине максимальной.

Гидравлические потери:

При ламинарном режиме потери пропорциональны скорости в первой степени.

16. Коэффициент Кориолиса при ламинарном режиме течения.

коэффициент Кориолиса.

17. Начальный участок ламинарного режима течения.

18. Местные сопротивления при ламинарном режиме течения. Эквивалентная длина.

местные потери на вихреобразование.

Эквивалентная длина:

19. Зависимость сопротивления от расхода при ламинарном режиме течения. Формула Пуазейля -Гагена.

Ф. Дарси:

- модуль расхода при ламинарном режиме.

20. Турбулентный режим течения. Основы полуэмпирической теории Прандля..

Турбулентный режим.

Рассмотрим интервал времени

Осредненная по времени скорость вдоль оси Х.

21. Турбулентное движение жидкости в шероховатых трубах. Гидравлически гладкие трубы. Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления от числа Re в трубах с равномерной шероховатости. Графики Никурадзе и Мурина.

Гидравлически гладкие трубы.

Гидравлически гладкая труба – ламинарный подслой закрывает шероховатость.

ф. Блаузиса. ф. Канакова

Шероховатость будет оказывать влияние на сопротивление.

Если шероховатость очень большая, то не зависит от

Режим квадратичного сопротивления, т.к. потери пропорциональны квадрату скорости.

Автомодельный процесс: Сопротивление не зависит от

I: область ламинарного режима

II: Переход от ламинарного к турбулентному режиму.

III: Турбулентный режим.

III₁: Зона гидравлически гладких труб.

Гидравлически гладкими трубами можно считать стеклянные трубы, цельнотянутые трубы из цветных металлов, стальные трубы.

III₂: Переход к квадратичному сопротивлению.

ф. Альтшуля.

III₃: Зона квадратичного сопротивления

ф. Шифринсон

Мурин