5.1 Содержание модулей и тем лекционного курса

Модуль 1. Гидростатика

Тема 1.1 Предмет гидравлики. Силы, действующие в жидкости. Гидростатическое давление, его свойства. Основное уравнение гидростатики.

Исторический очерк развития гидравлики как науки. Методы исследований гидравлических явлений. Связь дисциплины «Гидравлика» с другими дисциплинами учебного плана. Определение капельных жидкостей. Жидкость как энергоноситель в гидравлических приводах машин. Основные характеристики капельных жидкостей: плотность, сжимаемость, вязкость, растворимость газов, химическая и механическая стойкость, давление насыщенных паров. Модель «идеальной» жидкости.

Тема 1.2 Пьезометрический напор, вакуум. Приборы для измерения давления. Давление жидкости на плоские поверхности.

Силы, действующие на жидкость. Гидростатическое давление и его свойства. Единицы измерения давления. Общие дифференциальные уравнения гидростатики. Основные дифференциальные уравнения гидростатики. Равновесие жидкости в поле земного Тяготения. Поверхности равного давления. Гидростатический напор и его интерпретация. Эпюра гидростатического давления. Относительный покой Жидкости.

Тема 1.3 Давление жидкости на криволинейные поверхности. Плавучесть и остойчивость плавающих тел.

Сила давления жидкости на ограждающие поверхности и криволинейные поверхности. Центр давления. Примеры решения задач по определению давления, сил давления и точек их приложения. Плавучесть и остойчивость плавающих тел. Использование основ теории плавания в лесоинженёрной практике.

Модуль 2. Основы кинематики и динамики капельных жидкостей

Тема 2.1 Гидродинамика. Виды движения жидкости, гидравлические элементы потока. Понятие о струйной модели потока. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости.

Задачи, решаемые в гидродинамике. Виды движения жидкости: установившееся и не установившееся, напорное и безнапорное, равномерное и неравномерное, гидравлические струи. Струйчатая модель движения жидкости. Основные кинематические и гидравлические характеристики русла и потока жидкости: живое сечение; смоченный периметр: гидравлический радиус, скорость, осредненная в точке и средняя но живому сечению; расход.

Тема 2.2 Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости. Анализ уравнения Бернулли. Графическое представление уравнения Бернулли для элементарной струйки.

Дифференциальные уравнения движения. Уравнения неразрывности.

Уравнения Бернулли для идеальной и реальной жидкостей и его интерпретация. Графическое изображение уравнения Бернулли. Гидравлический и пьезометрический уклоны.

Тема 2.3 Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости. Практическое применение уравнения Бернулли. Расходомер Вентури, трубка Пито.

Приборы для определения пьезометрического и скоростного напора. Общее понятие о кавитации. Примеры использования уравнения Бернулли в технике.

Модуль 3. Режимы движения жидкости и гидравлические сопротивления

Тема 3.1 Гидравлические сопротивления. Уравнение равномерного движения. Режимы течения жидкостей. Исследование ламинарного режима течения. Распределение скорости по живому сечению, средняя скорость. Потери напора.

Два вида потерь напора. Основная формула равномерного движения жидкости. Режимы движения жидкости. Ламинарный режим движения. Закон изменения скорости по живому сечению потока, средняя скорость по живому сечению, расход распределения касательных напряжений по сечению потока, коэффициент Кориолиса, формула для определения потерь напора по длине.

Тема 3.2 Исследование турбулентного движения. Пограничный слой. Понятие о гидравлически гладких и шероховатых поверхностях. Потери напора. Формула Шези.

Турбулентный режим движения. Факторы, характеризующие турбулентный режим движения: пульсация скорости, перемешивание частиц по живому сечению потока, выравнивание эпюры местных осредненных скоростей. Касательная напряжения при турбулентном режиме. Полуэмпирическая теория турбулентности. Потери напора по длине при турбулентном режиме движения. Зоны гидравлического сопротивления.

Тема 3.3 Местные сопротивления, определение потерь напора в них Зависимость коэффициента местных сопротивлений от числа Re.

Экспериментальное определение коэффициента гидравлического сопротивления. Опыты И. Никурадзе и Г. Мурина в этой области. Примеры формул для определения коэффициента гидравлического трения. Зависимость коэффициента местного сопротивления от частиц Рейнольдса и геометрических размеров.

Тема 3.4 Классификация трубопроводов. Расчет коротких и длинных трубопроводов.

Местное гидравлическое сопротивление. Природа возникновения местных потерь напора; основная формула. Определение «коротких» и «длинных» трубопроводов. Расчет «коротких» трубопроводов. Основные типы задач. Использование метода расчета «коротких» труб при строительстве водосбросов и водоспусков.

Расчет «длинных» трубопроводов. Основные типы задач при расчете простых «длинных» трубопроводов. Последовательное и параллельное соединение трубопроводов. Особенности расчета гидролиний объемного гидропривода. Допускаемые скорости, принимаемые при расчете гидролиний.

Гидравлический удар в трубах: описание природы возникновения гидравлического удара, формула для определения ударного превышения давления в гидросистеме при прямом и непрямом ударе. Методы ослабления вредного эффекта гидравлического удара.

Модуль 4 Истечения через отверстия и насадки. Истечения через водосливы. Установившееся движение жидкости в открытых руслах