- •ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
- •1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
- •1.1. Общие фундаментальные свойства жидкостей и газов
- •1.1.1. Сплошность
- •1.1.2. Текучесть
- •1.2. Индивидуальные физические свойства жидкостей и газов
- •1.2.1. Вязкость
- •1.2.2. Плотность и основные уравнения состояния
- •1.2.3. Поверхностное натяжение
- •2. СТАТИКА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
- •2.1. Основные положения статики жидкостей и газов. Классификация сил, действующих в жидкостях и газах.
- •2.2. Равновесие жидкостей и газов в отсутствии массовых сил. Закон Паскаля.
- •2.3.1. Условия возможности механического равновесия в однородной несжимаемой жидкости
- •2.3.2. Условие возможности механического равновесия в тяжелой неизотермической жидкости. Естественная конвекция.
- •2.4. Распределение давления в тяжелой несжимаемой жидкости
- •2.5. Распределение давления в тяжелом сжимаемом газе
- •2.6. Распределение давления в тяжелой несжимаемой жидкости в равномерно вращающемся сосуде
- •2.7. Сила давления на тела, погруженные в жидкость
- •2.7.1. Сила давления, действующая на криволинейную поверхность, погруженную в жидкость
- •2.7.2. Вертикальная составляющая силы давления, действующая на криволинейную поверхность, погруженную в тяжелую несжимаемую жидкость
- •2.7.3. Вертикальная составляющая силы давления, действующая на тело, погруженное в тяжелую несжимаемую жидкость. Закон Архимеда
- •2.7.4. Горизонтальные составляющие сил, действующих на тела, погруженные в тяжелую несжимаемую жидкость
- •2.8. Плавание тел в тяжелой несжимаемой жидкости
- •2.8.1. Плавание тел, полностью погруженных в жидкость, и его устойчивость
- •3. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ОДНОМЕРНЫХ ТЕЧЕНИЙ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
- •3.1. Закон сохранения массы. Уравнение неразрывности
- •3.2. Закон сохранения энергии. Уравнение Бернулли
- •3.3. Закон сохранения импульса. Уравнение движения
- •4. ОДНОМЕРНЫЕ ТЕЧЕНИЯ НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ
- •4.1. Уравнение неразрывности для несжимаемой жидкости
- •4.2. Уравнение Бернулли для идеальной (невязкой) несжимаемой жидкости
- •2.3. Уравнение Бернулли для вязкой несжимаемой жидкости. Потери энергии, давления и напора
- •4.4. Качественные следствия из уравнений неразрывности и Бернулли
- •4.5. Кавитация
- •4.6. Эжекция
- •4.7. Течение несжимаемой жидкости через конфузоры и диффузоры
- •4.8. Истечение несжимаемой жидкости через отверстие в баке. Формула Торичелли
- •4.9.Внезапное расширение и сужение потока. Формула Борда
- •4.10. Дроссельный расходомер
- •4.11. Основные задачи и методы гидравлического расчета трубопроводных систем
- •4.11.1. Потери давления в трубопроводе
- •5. ОДНОМЕРНЫЕ ТЕЧЕНИЯ СЖИМАЕМОГО ГАЗА
- •5.2. Основные уравнения одномерных течений сжимаемого газа
- •5.3. Истечение газа через отверстие в баке
- •5.4. Движение газа в канале переменного сечения
- •5.4.1. Движение газа через диффузор
- •5.4.2. Движение газа через конфузор
- •5.4.3. Условие перехода скорости газа через значение скорости звука
- •5.5. Распространение конечных возмущений в газе. Ударная волна
- •5.5.1. Уравнение ударной адиабаты
- •5.5.2. Соотношения между параметрами газа в ударной волне
- •6. ОБТЕКАНИЕ ТЕЛ ПОТОКОМ ЖИДКОСТИ И ГАЗА
- •6.1. Сила лобового сопротивления
- •6.2. Подъемная сила
- •6.3. Пограничный слой
- •7. КЛАССИЧЕСКИЕ ТЕЧЕНИЯ НЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ
- •7.1. Течение Пуазейля в круглой трубе
- •7.2. Плоскопараллельное течение Куэтта
- •7.3. Пленочное течение жидкости по наклонной плоскости
- •8. НЕНЬЮТОНОВСКИЕ ЖИДКОСТИ
- •8.1.1. Степенные неньютоновские жидкости
- •8.1.2.Течение Пуазейля степенных жидкостей в круглой трубе
- •8.2. Вязкопластичные жидкости
- •8.3. Электро- и магнитореологические суспензии
- •9. ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫЕ ЖИДКОСТИ
- •9.1. Основные положения магнитной гидродинамики
- •9.2. Практическое использование течений электропроводных жидкостей и газов
- •9.3. Особенности статики электропроводных жидкостей
- •9.3.2. Пинч-эффект
- •9.4. Особенности течений электропроводных жидкостей в магнитном поле (течение Гартмана)
- •10. МАГНИТНЫЕ ЖИДКОСТИ
- •10.2. Особенности статики магнитных жидкостей
- •10.3. Перспективные направления применения магнитных жидкостей
- •ПРАКТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
- •Лабораторная работа № 2. Поверхностное натяжение жидкостей
- •Лабораторная работа №3. Форма свободной поверхности жидкости
- •Лабораторная работа №4. Измерение скоростей и давлений в газовых потоках
- •Лабораторная работа № 5. Режимы течения жидкости
- •Лабораторная работа № 6. Уравнение Бернулли
- •Лабораторная работа № 7. Сопротивление движению тел в жидкостях и газах
- •Лабораторная работа № 8. Зависимость лобового сопротивления от формы тела и его ориентации в потоке
- •Лабораторная работа № 9. Подъемная сила в потоке газа
- •МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ
- •1. Физические свойства жидкостей и газов
- •2. Статика
- •3. Одномерные течения жидкостей и газов.
- •Приложение. Таблицы физических свойств жидкостей и газов
- •МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ
- •1. Основные физические свойства жидкостей
- •1.1. Плотность
- •1.2. Вязкость жидкостей
- •2. Основные характеристики течения жидкости
- •2.1. Средняя скорость течения и расход
- •2.2. Режимы течения
- •3. Основные уравнения движения жидкости
- •3.1. Уравнение неразрывности
- •3.2. Уравнение энергии (уравнение Бернулли)
- •4. Гидравлические сопротивления
- •4.1. Общие формулы для вычисления потерь давления
- •4.2. Шероховатость труб
- •4.3. Законы сопротивления
- •4.4. Местные сопротивления
- •5. Основные принципы расчета сложных трубопроводов
- •5.1. Общая характеристика трубопроводов
- •5.2. Простой трубопровод постоянного сечения
- •5.3. Последовательное соединение простых трубопроводов
- •5.4. Параллельное соединение трубопроводов
- •5.5. Разветвленный трубопровод
- •5.6. Сложный трубопровод с раздачей жидкости ответвлениями
- •5.7. Указания к выполнению курсовой работы
- •Литература
- •Приложение
- •КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ
- •Экзаменационные вопросы по дисциплине «Механика жидкости и газа»
- •ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
- •Содержание учебного материала
- •Список рекомендуемой литературы
Приложение. Таблицы физических свойств жидкостей и газов
|
Плотность жидкостей (при 200С) |
Таблица 1 |
||
|
|
|||
Жидкость |
, |
Жидкость |
, |
|
кг/м3 |
кг/м3 |
|||
Азотная кислота |
1510 |
Масло подсолнечное |
920-930 |
|
Ацетон |
|
791 |
Морская вода |
1010-1030 |
Бензин |
|
680-720 |
Молоко |
1028-1032 |
Бензол |
|
879 |
Нефть |
760-850 |
Вода |
|
998 |
Ртуть |
1355 |
Глицерин |
1260 |
Серная кислота (кон- |
1830 |
|
|
|
|
центрированная) |
|
Масло |
минераль- |
900-930 |
Толуол |
8660 |
ное (смазочное) |
|
|
|
|
Масло |
трансфор- |
880 |
Этиловый спирт |
790 |
маторное |
|
|
|
|
Таблица 2 Зависимость плотности и коэффициентов вязкости масла
трансформаторного от температуры
Т, 0 С |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
|
, |
892,5 |
886,4 |
880,3 |
874,2 |
868,2 |
862,1 |
856,0 |
|
кг/м3 |
||||||||
104, |
629,8 |
335,5 |
198,2 |
128,5 |
89,4 |
65,3 |
49,5 |
|
Па с |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
106, |
70,5 |
37,9 |
22,5 |
14,7 |
10,3 |
7,58 |
5,78 |
|
м2/с |
285
Таблица 3 Зависимость коэффициентов вязкости воды и воздуха от
температуры
|
|
|
|
|
|
|
Вода |
|
|
|
|
|
|
|
Воздух |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Т, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
, |
10 |
6 |
, |
|
10 |
6 |
, |
|
, |
|
10 |
6 |
, |
|
10 |
6 |
, |
|
|||||||||
|
0 |
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
кг/м3 |
Па с |
|
|
м2/с |
|
|
кг/м3 |
|
Па с |
|
|
|
м2/с |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
0 |
|
|
1000 |
|
1788 |
|
1,789 |
|
1,293 |
|
17,2 |
|
|
13,28 |
|
|||||||||||||
|
10 |
|
|
999,7 |
|
1306 |
|
1,306 |
|
1,247 |
|
17,6 |
|
|
14,16 |
|
|||||||||||||
|
20 |
|
|
998,2 |
|
1004 |
|
1,006 |
|
1,205 |
|
18,1 |
|
|
15,06 |
|
|||||||||||||
|
30 |
|
|
995,7 |
|
801,5 |
|
0,805 |
|
1,165 |
|
18,6 |
|
|
16,00 |
|
|||||||||||||
|
40 |
|
|
992,2 |
|
653,3 |
|
0,659 |
|
1,128 |
|
19,1 |
|
|
16,96 |
|
|||||||||||||
|
50 |
|
|
988,1 |
|
549,4 |
|
0,556 |
|
1,093 |
|
19,6 |
|
|
17,95 |
|
|||||||||||||
|
60 |
|
|
983,2 |
|
469,9 |
|
0,478 |
|
1,060 |
|
20,1 |
|
|
18,97 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
||||||
|
|
|
Динамический коэффициент вязкости для некоторых жидкостей |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
Жидкость |
Т, |
|
|
103, |
Жидкость |
|
|
|
Т, |
|
103, |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0С |
|
|
Па с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0С |
|
Па с |
||||||
|
Ацетон |
|
|
18 |
|
0,337 |
|
Масло касторовое |
|
20 |
|
1400 |
|
||||||||||||||||
|
Бензин |
|
|
15 |
|
0,65 |
|
Масло минеральное |
|
15 |
|
27,5 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
смазочное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Глицерин |
15 |
|
1499 |
|
Масло |
|
|
|
|
|
20 |
|
24,5 |
|
||||||||||||||
|
(безводный) |
|
|
|
|
|
|
трансформаторное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
Керосин |
15 |
|
2,17 |
|
Нефть |
|
|
|
|
|
15 |
|
7 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Поверхностное натяжение воды |
|
|
Таблица 5 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
Т, оС |
|
0 |
|
|
|
|
30 |
|
60 |
|
|
|
|
90 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
, Н/м |
|
0,0756 |
|
0,0712 |
|
0,0662 |
|
0,0608 |
|
|
|
|
||||||||||||
286