- •Г.И. Скоморохов
- •Введение
- •Основные физические свойства жидкостей
- •1.1. Определение жидкости
- •1.2. Классификация сил, действующих в жидкости
- •1.3. Основные физические свойства жидкостей
- •Гидростатика
- •2.1. Основные понятия гидростатики
- •2.1.2. Давление абсолютное, избыточное, вакуум
- •2.1.3. Свойства гидростатического давления
- •2.1.4. Основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля
- •2.1.5. Поверхности уровня
- •2.2. Дифференциальные уравнения гидростатики
- •2.2.2. Основное дифференциальное уравнение гидростатики
- •2.2.3. Дифференциальное уравнение поверхности
- •2.3. Основные задачи гидростатики
- •2.4. Основное уравнение гидростатики из уравнений Эйлера. Закон распределения давления
- •2.4.1. Геометрическая интерпретация основного уравнения гидростатики
- •2.4.2. Энергетическая интерпретация основного уравнения гидростатики
- •2.5. Применение закона Паскаля в технике
- •2.5.1. Приборы для измерения давления
- •2.5.2. Простейшие гидравлические машины.
- •2.5.1. Приборы для измерения давления
- •2.5.2. Простейшие гидравлические машины. Гидравлический пресс. Мультипликатор
- •2.6. Сила давления на плоскую стенку. Гидравлический парадокс
- •2.7. Центр давления
- •2.8. Сила давления жидкости на криволинейные стенки
- •2.9. Закон Архимеда
- •2.10. Относительное равновесие жидкости
- •2.10.1. Движение сосуда с жидкостью прямолинейно в произвольном направлении с постоянным ускорением
- •2.10.2. Движение сосуда с жидкостью вертикально вниз с постоянным ускорением
- •2.10.3. Равномерное вращение цилиндрического сосуда с жидкостью вокруг вертикальной оси
- •2.10.4. Равновесие жидкости в поле центробежных сил при нулевой или слабой гравитация
- •2.11. Формы поверхностей раздела между жидкостью и газом (паром) в условиях динамической невесомости
- •3. Гидродинамика
- •3.2. Виды движения жидкости
- •3.3. Линия тока и траектория частицы, элементарная струйка
- •3.4. Закон сохранения массы. Расход. Уравнение неразрывности
- •3.5. Живое сечение. Смоченный периметр. Гидравлический радиус
- •3.6. Уравнение количества движения для потока жидкости
- •3.7. Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости в форме уравнений Эйлера
- •3.8. Основное дифференциальное уравнение установившегося движения идеальной жидкости
- •3.9. Уравнение Бернулли для струйки идеальной несжимаемой жидкости
- •3.9.1. Геометрический смысл уравнения Бернулли.
- •3.9.2. Энергетический смысл уравнения Бернулли
- •3.9.1. Геометрический смысл уравнения Бернулли. Трубка Пито
- •3.9.2. Энергетический смысл уравнения Бернулли
- •3.10. Уравнение Бернулли для элементарной струйки вязкой жидкости
- •3.11. Уравнение Бернулли для потока вязкой несжимаемой жидкости
- •3.12. Классификация гидравлических потерь. Гидравлический и пьезометрический уклоны
- •3.13. Применение уравнения Бернулли в технике
- •3.14. Основы гидродинамического подобия
- •3.15. Режимы течения жидкости
- •3.16. Критерий Рейнольдса и гидравлический радиус
- •4. Ламинарное течение жидкости
- •4.2. Расход при ламинарном режиме в круглой трубе. Формула Пуазейля. Коэффициент Кориолиса
- •4.3. Потери на трение. Формула Дарси-Вейсбаха
- •4.4. Влияние теплообмена на профиль скоростей и потери по длине
- •4.5. Начальный участок ламинарного потока
- •4.6. Потери на трение при ламинарном течении в каналах некруглой формы
- •4.7. Ламинарное течение в зазорах
- •4.7.1. Течение через зазор между параллельными стенками под действием умеренного перепада давлений
- •4.7.2. Течение через зазор при больших перепадах давления
- •5. Турбулентное движение жидкости
- •5.1. Пульсация местной скорости в турбулентном потоке
- •5.2. Распределение осреднённых местных скоростей в турбулентном потоке
- •5.3. Гидравлически гладкие и шероховатые трубы
- •5.4. Потери по длине в гидравлически гладких трубах
- •5.6. Влияние шероховатости на потери. График Никурадзе
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
Заключение
Первая часть учебного пособия содержит основы гидростатики и динамики установившихся напорных течений несжимаемой жидкости, рассмотрены особенности поведения жидкости в условиях невесомости, основы гидродинамического подобия потоков, особое внимание уделено анализу гидравлических потерь при ламинарном и турбулентном режимах течения.
Во второй части учебного пособия будут рассмотрены вопросы истечения капельной жидкости, неустановившееся и относительное движение потока, расчёт трубопроводов для капельных жидкостей, гидравлические характеристики основных элементов ЖРД: камеры сгорания, смесительной голоки, насосов и трубопроводов, приведены теоретические и экспериментальные данные, необходимые для расчёта и проектирования магистралей жидкостного ракетного двигателя.
Библиографический список
Кудинов В.А. Гидравлика: учеб. пособие / В.А. Кудинов, Э.М. Карташов. - 3-е изд., стереотип. - М.: Высш. шк., 2008. - 199 с.
Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования / В.М. Добровольский. – 2- изд. - М.: Изд-во МГУ имени Н.Э. Баумана, 2006. – 488 с.
Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для машиностр. вузов / Т.М. Башта, А.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. – 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.
Сточек Н.П. Гидравлика жидкостных ракетных двигателей / Н.П. Сточек, А.С. Шапиро. – М.: Машиностроение, 1978. – 128 с.
Альтшуль А.Д. Гидравлика и аэродинамика /А.Д. Альтшуль, П.Г. Кисилёв. - 2-е изд., стереотип. - М.: Стройиздат, 1975. - 323 с.
Методические указания и контрольные задания к курсовой работе по «Гидравлике РД» для студентов специальности 160302 «Ракетные двигатели» очной формы обучения/ ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Г.И. Скоморохов, И.Г. Дроздов, А.В. Иванов. Воронеж, 2009. 40 с. (№ 169-2009).
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Гидравлика» для студентов специальности 110302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» очной формы обучения / ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. К.Г. Хрипунов, Э.Р. Огурцова, А.В. Муравьёв. Воронеж, 2007. 39 с. (№ 365-2007)
.
Оглавление
Введение……………………………………………………….. |
3 | ||||||
1. |
Основные физические свойства жидкостей………………. |
15 | |||||
|
1.1. |
Определение жидкости………………………………. |
15 | ||||
|
1.2. |
Классификация сил, действующих в жидкости……. |
16 | ||||
|
1.3. |
Основные физические свойства жидкостей………… |
20 | ||||
2. |
Гидростатика………………………………………………… |
46 | |||||
|
2.1. |
Основные понятия гидростатики……………………. |
47 | ||||
|
|
2.1.1. |
Равновесие жидкости. Гидростатическое давление………………………………………. |
47 | |||
|
|
2.1.2. |
Давление абсолютное, избыточное, вакуум… |
50 | |||
|
|
2.1.3. |
Свойства гидростатического давления……… |
53 | |||
|
|
2.1.4. |
Основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля………………………………………… |
56 | |||
|
|
2.1.5. |
Поверхности уровня………………………….. |
58 | |||
|
2.2. |
Дифференциальные уравнения гидростатики……… |
61 | ||||
|
|
2.2.1. |
Дифференциальные уравнения равновесия жидкости Эйлера……………………………… |
61 | |||
|
|
2.2.2. |
Основное дифференциальное уравнение гидростатики…………………………………. |
63 | |||
|
|
2.2.3. |
Дифференциальное уравнение поверхности |
64 | |||
|
2.3. |
Основные задачи гидростатики……………………… |
65 | ||||
|
2.4. |
Основное уравнение гидростатики из уравнений Эйлера. Закон распределения давления…………….. |
66 | ||||
|
|
2.4.1. |
Геометрическая интерпретация основного уравнения гидростатики……………………… |
69 | |||
|
|
2.4.2. |
Энергетическая интерпретация основного уравнения гидростатики……………………… |
70 | |||
|
2.5. |
Применение закона Паскаля в технике……………... |
73 | ||||
|
|
2.5.1. |
Приборы для измерения давления…………... |
73 | |||
|
|
2.5.2. |
Простейшие гидравлические машины. Гидравлический пресс. Мультипликатор…… |
75 | |||
|
2.6. |
Сила давления на плоскую стенку. Гидравлический парадокс…………………………… |
78 | ||||
|
2.7. |
Центр давления………………………………………. |
81 | ||||
|
2.8. |
Сила давления жидкости на криволинейные стенки…………………………………………………. |
84 | ||||
|
2.9. |
Закон Архимеда………………………………………. |
87 | ||||
|
2.10. |
Относительное равновесие жидкости в движущихся сосудах………………………………… |
89 | ||||
|
|
2.10.1. |
Движение сосуда с жидкостью прямолинейно в произвольном направлении с постоянным ускорением……………………... |
90 | |||
|
|
2.10.2. |
Движение сосуда с жидкостью вертикально вниз с постоянным ускорением……………… |
93 | |||
|
|
2.10.3 |
Равномерное вращение цилиндрического сосуда с жидкостью вокруг вертикальной оси……………………………………………… |
96 | |||
|
|
2.10.4. |
Равновесие жидкости в поле центробежных сил при нулевой или слабой гравитации…………………………………… |
100 | |||
|
2.11. |
Формы поверхностей раздела между жидкостью и газом (паром) в условиях динамической невесомсти…………………………………………….. |
102 | ||||
3. |
Гидродинамика……………………………………………… |
107 | |||||
|
3.1. |
Основные задачи гидродинамики. Два метода изучения движения жидкости (Лагранжа и Эйлера)………………………………………………. |
108 | ||||
|
3.2. |
Виды движения жидкости…………………………… |
112 | ||||
|
3.3. |
Линия тока и траектория частицы, элементарная струйка………………………………………………… |
115 | ||||
|
3.4. |
Закон сохранения массы. Расход. Уравнение неразрывности………………………………………… |
118 | ||||
|
3.5. |
Живое сечение. Смоченный периметр. Гидравлический радиус……………………………… |
122 | ||||
|
3.6. |
Уравнение количества движения для потока жидкости………………………………………………. |
124 | ||||
|
3.7. |
Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости в форме уравнений Эйлера….. |
128 | ||||
|
3.8. |
Основное дифференциальное уравнение установившегося движения идеальной жидкости…. |
130 | ||||
|
3.9. |
Уравнение Бернулли для струйки идеальной несжимаемой жидкости……………………………… |
131 | ||||
|
|
3.9.1. |
Геометрический смысл уравнения Бернулли. Трубка Пито………………………. |
133 | |||
|
|
3.9.2. |
Энергетический смысл уравнения Бернулли………………………………………. |
137 | |||
|
3.10. |
Уравнение Бернулли для элементарной струйки вязкой жидкости……………………………………… |
138 | ||||
|
3.11. |
Уравнение Бернулли для потока вязкой несжимаемой жидкости……………………………… |
139 | ||||
|
3.12. |
Классификация гидравлических потерь. Гидравлический и пьезометрический уклоны……… |
142 | ||||
|
3.13. |
Применение уравнения Бернулли в технике. Расходомер Вентури. Трубка Пито. Струйный насос……. |
146 | ||||
|
3.14. |
Основы гидродинамического подобия……………… |
151 | ||||
|
3.15. |
Режимы течения жидкости…………………………... |
161 | ||||
|
3.16. |
Критерий Рейнольдса и гидравлический радиус…… |
165 | ||||
4. |
Ламинарное течение жидкости…………………………….. |
169 | |||||
|
4.1. |
Распределение скоростей при ламинарном течении………………………………………………… |
169
| ||||
|
4.2. |
Расход при ламинарном режиме в круглой трубе. Формула Пуазейля. Коэффициент Кориолиса …… |
173 | ||||
|
4.3. |
Потери на трение. Формула Дарси-Вейсбаха………. |
175 | ||||
|
4.4. |
Влияние теплообмена на профиль скоростей и потери по длине……………………………………… |
177 | ||||
|
4.5. |
Начальный участок ламинарного потока…………… |
180 | ||||
|
4.6. |
Потери на трение при ламинарном течении в Каналах некруглой формы…………………………. |
183 | ||||
|
4.7. |
Ламинарное течение в зазорах………………………. |
184 | ||||
|
|
4.7.1. |
Течение через зазор между параллельными стенками под действием умеренного перепада давлений……………………………. |
184 | |||
|
|
4.7.2. |
Течение через зазор при больших перепадах давления……………………………...... |
187 | |||
5. |
Турбулентное движение жидкости………………………… |
188 | |||||
|
5.1. |
Пульсация местной скорости в турбулентном потоке…………………………………………………. |
188 | ||||
|
5.2. |
Распределение осреднённых местных скоростей в турбулентном потоке………………………………. |
192 | ||||
|
5.3. |
Гидравлически гладкие и шероховатые трубы…….. |
196 | ||||
|
5.4. |
Потери по длине в гидравлически гладких трубах… |
199 | ||||
|
5.6. |
Влияние шероховатости на потери. График Никурадзе…………………………………………….. |
202 | ||||
Заключение…………………………………………………….. |
209 | ||||||
Библиографический список ………………………………….. |
210 |