01 Гидравлика Общие сведения и краткая история развития 01-2

Гидравлика – техническая наука, изучающая законы равновесия и движения жидкостей, их взаимодействия со стенками и преградами, а также разрабатывающая методы применения этих законов для решения практических задач.

Гидравлика от греческого [hỳdör]«хюдор» – вода и [aulós]«аулос» – труба, желоб.

Раздел механики, в котором изучают равновесие и движение жидкости, а также силовое взаимодействие между жидкостью и обтекаемыми ею телами или ограничивающими ее поверхностями называют гидромеханикой. Если кроме жидкостей изучается движение газов и обтекание ими тел, то науку называют аэрогидродинамикой.

Естественные науки => физика => механика => гидромеханика => прикладная гидромеханика => гидравлика. Гидростатика, кинематика жидкости, динамика жидкости. Гидродинамика => газодинамика => аэродинамика.

Исторически развитие механики жидкости шло двумя путями:

• теоретический – путь точного математического анализа, основанного на законах механики. Он привел к созданию теоретической гидромеханики.

• экспериментальный – привел к развитию гидравлики.

Первым научным трудом в области гидравлики считают трактат Архимеда (287-212 гг. до н.э.) «О плавающих телах». Однако сведения о некоторых законах гидравлики были, видимо, известны и ранее, так как задолго до Архимеда строили грандиозные по тем временам оросительные каналы и водопроводы.

В Китае приблизительно 2500 лет назад был построен Великий канал протяженностью 1800 км.

В древнем Риме 2300 лет назад был построен первый водопровод.

В Индии глубина некоторых искусственных водохранилищ достигала 15 метров.

Подъем а развитии гидравлики начался через 17 веков после Архимеда. В XV-XVI вв. Леонардо да Винчи (1452-1519) написал работу «О движении и измерении воды», (возможно «О движении воды в речных сооруженияч») которая была опубликована лишь более чем через 400 лет после ее создания. Ввел понятие сопротивления движению твердых тел в жидкостях и газах и положил начало экспериментальной гидравлике, поставив лабораторные опыты.

1586 г. С. Стевин (1548-1620) написал книгу «Начала гидростатики». Нидерланский математик и инженер. Дал правила определения силы давления жидкости на дно и стенки сосудов.

1612 г. Галилео Галилей (1564-1642) в трактате «Рассуждение о телах, пребывающих в воде, и о тех, которые в ней движутся» рассмотрел основные вопросы плавания и гидростатический парадокс.

1643 г. Э. Торричелли (1608-1647) получил формулу скорости истечения невязкой жидкости из резервуаров через отверстия.

1650 г. Б. Паскаль (1623-1662) открыл закон о передаче давления в жидкости, прямым следствием чего явилось появление в то время большого числа простых гидравлических машин (гидравлические прессы, домкраты и т.п.).

1686 г. Исаак Ньютон (1643-1727) сформулировал гипотезу о внутреннем трении в жидкости.

Формирование гидравлики как науки на прочной теоретической основе стало возможным только после работ академиков Петербургской академии наук Д. Бернулли (1700-1782), Л. Эйлера (1707-1783) и М.В. Ломоносова (1711-1765).

1738 г. Бернулли в труде «Гидродинамика» опубликовал выведенное им важнейшее уравнение, которое служит основой теоретических построений и практических расчетов в области гидравлики.

1755 г. Эйлер вывел системы дифференциальных уравнений равновесия и движения жидкости.

М.В. Ломоносов сформулировал открытые им законы сохранения вещества и энергии.

1791 г. В Петербурге А. Колмаков опубликовал книгу «Карманная книжка для вычисления количества воды, протекающей через трубы, отверстия…», которая стала первым справочником по гидравлике.

1836 г. Первое в России учебное пособие по гидравлике выпущено П.П. Мельниковым под названием «Основания практической гидравлики или о движении воды в различных случаях».

В развитии гидравлики велики заслуги западноевропейских ученых:

А. Шези (1718-1798 Франц.), изучавшего равномерное движение жидкости,

Д. Вентури (1746-1822), исследовавшего истечение через отверстия и насадки,

Ю. Вейсбаха (1806-1871), в основном известного работами в сопротивления движению жидкости,

Осборн Рейнольдса (1842-1912 Англ.), внесшего большой вклад в изучение ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости (опубл. 1883 г.)

Во второй половине XIX века в России появляются работы, оказавшие большое влияние на последующее развитие гидравлики:

И.С. Громека (1851-1889) создал основы теории винтовых потоков

1880 г. Д.И. Менделеев (1834-1907) в своей работе «О сопротивлении жидкости и воздухоплавании»привел важные выводы о наличии двух режимов движения жидкости (ламинарного и турбулентного)

Н.П. Петров (1836-1920) сформулировал закон внутреннего трения в жидкости, 1882 г. опубликовал работу «Гидродинамическая теория трения при наличии смазывающей жидкости»

Н.Е. Жуковский (1847-1921) разработал теорию гидравлического удара в водопроводных трубах (1898), теорию крыла(1906), фильтрации плотин, движения наносов в реках.

В XX веке Центральный аэрогидродинамический институт им. Н.Е. Жуковского(ЦАГИ) ведет многочисленные работы в области гидродинамики.

Сейчас в нашей стране научно-исследовательская работа, проектирование и серийный выпуск гидромашин (насосов и гидротурбин) и гидрооборудования ведется рядом научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций и заводов.

Всесоюзный теплотехнический институт им. Ф.Э. Дзержинского (ВТИ Москва) лидер в области турбиностроения.