![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •2 Гидродинамика ……………………………………………………......68
- •3 Истечение жидкости через отверстия и насадки………………………………………………………………………..............144
- •4 Гидравлические струи………………………………………………...166
- •6 Гидравлический расчет трубопроводов ………………………186
- •7 Равномерное движение потока в открытых руслах…..220
- •Заключение………………………………………………………………...261 Библиографический список……………………………………………………262 приложение а………………………………………………………………262
- •Определение гидравлики и ее краткая история
- •2 Основные определения и физические свойства жидкости
- •3 Вес, масса и плотность жидкости
- •Удельный вес (объёмный вес)
- •5 Сжимаемость жидкости
- •6 Температурное расширение жидкостей
- •Упомянутые процессы – частные случаи политропного процесса
- •7 Вязкость жидкости. Динамический и кинематический коэффициенты вязкости
- •Сила внутреннего трения в жидкости
- •8 Аномальные жидкости
- •9 Идеальная жидкость
- •Контрольные вопросы:
- •1 Гидростатика
- •1.1 Силы, действующие на жидкость
- •1.2 Гидростатическое давление и его свойства
- •1.3 Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (Уравнения л. Эйлера)
- •1.4 Поверхность уровня, поверхность равного давления, свободная поверхность
- •1.5 Основное уравнение гидростатики
- •1.6 Виды давлений
- •1.7 Пьезометрическая, вакуумметрическая высоты
- •1.8 Закон Паскаля
- •1.9 Относительный покой жидкости
- •1.9.1 Относительный покой жидкости, перемещаемой вместе с сосудом по вертикали вверх или вниз с ускорением
- •1.9.2 Сосуд с жидкостью движется горизонтально с ускорением а
- •1.9.3 Равновесие жидкости в цилиндрическом сосуде, вращающемся вокруг вертикальной оси, совпадающей с осью сосуда
- •1.10 Сила давления покоящейся жидкости на плоскую поверхность
- •1.11 Центр давления и определение его положения
- •1.12 Давление жидкости на плоскую горизонтальную поверхность. Гидростатический парадокс
- •1.13 Сила давления жидкости на криволинейные поверхности
- •1.14 Основные понятия о равновесии плавающего тела
- •1. 14. 1 Закон Архимеда. Плавучесть тела
- •1. 14. 2 Остойчивость
- •1. 14. 3 Равновесие плавающего тела частично погруженного в жидкость
- •Контрольные вопросы
- •2 Гидродинамика
- •2.1 Основное положение
- •2.2 Виды движения жидкости
- •2.3 Основные элементы потока
- •2.4 Уравнение неразрывности потока жидкости
- •2.5 Дифференциальное уравнения движения идеальной жидкости (уравнения Эйлера)
- •2.6 Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости
- •2.7 Вывод уравнения Бернулли из закона живых сил
- •На основании уравнения неразрывности потока
- •2.8 Геометрическая, энергетическая и механическая сущность уравнения Бернулли
- •2.9 Уравнение Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости
- •2.10 Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости
- •2.11 Понятие о гидравлическом и пьезометрическом уклонах
- •2.12 Практическое использование уравнения Бернулли
- •2.12.1 Расходомер Вентури
- •2.12.2 Прибор для измерения скорости потока (трубка Пито)
- •2.13 Уравнения Навье-Стокса
- •2.14 Основное уравнение равномерного движения жидкости
- •2.15 Гидравлические сопротивления и потери напора при движении жидкости
- •2.15.1 Физическая природа гидравлических сопротивлений
- •2.15.2 Режимы движения и число Рейнольдса
- •2.16 Ламинарный режим движения жидкости
- •2.16.1 Распределение скорости по сечению трубы
- •2.16.2 Определение расхода и средней скорости течения жидкости в трубе
- •2.16.3 Потери напора при ламинарном режиме течения
- •Контрольные вопросы
- •2.17 Турбулентный режим движения жидкости и его закономерности
- •2.17.1 Структура турбулентного потока
- •Воспользуемся уравнением равномерного движения
- •Интегрируя дифференциальное уравнение (2.58), получают
- •2.17.2 Понятие о гидравлически гладкой и шероховатой поверхности
- •2.17.3 Экспериментальные исследования турбулентного режима движения
- •Контрольные вопросы
- •2.18. Местные гидравлические сопротивления
- •2.18.1 Внезапное расширение трубопровода
- •2.18.2 Внезапное сужение трубопровода
- •2.18.3 Потери в диффузоре
- •2.18.4 Постепенное сужение трубы
- •Потери на трение определяются аналогично диффузору:
- •3 Истечение жидкости через отверстия и насадки
- •3.1 Истечения жидкости через малое отверстие в тонкой стенке при постоянном напоре
- •3.2 Экспериментальное определение коэффициента скорости
- •3.3 Истечение жидкости через затопленное отверстие
- •3.4 Опорожнение резервуаров
- •3.5 Физический смысл работа насадка
- •3.6 Внешний цилиндрический насадок
- •3.7 Внутренний цилиндрический насадок
- •3.8 Конически сходящийся насадок
- •3.9 Коноидальные насадки
- •3.10 Конически расходящийся насадок
- •3.11 Энергетическая характеристика насадков
- •4 Гидравлические струи
- •4.1 Незатопленные струи
- •4.2 Затопленные свободные струи
- •4.3 Воздействие струи на твердую преграду
- •4.4 Воздействие струи на криволинейную стенку
- •5 Истечение жидкости через водослив
- •5.1 Классификация водосливов
- •Водослив характеризуется шириной отверстия b, шириной порога s, высотой водосливной стенки со стороны верхнего рв и нижнего рн бьефов (рисунок 5.1).
- •6 Гидравлический расчет трубопроводов
- •6.1 Классификация трубопроводов
- •6.2 Гидравлический расчет коротких трубопроводов
- •6.2.1 Определение скорости и расхода при движении жидкости из трубопровода под уровень
- •6.2.2 Гидравлический расчет сифона
- •6.2.3 Гидравлический расчет всасывающей линии насоса
- •6.3 Расчет длинных простых трубопроводов
- •6.3.1 Гидравлический расчет длинного простого трубопровода
- •6.3.2 Практический расчет длинного простого трубопровода
- •6.4 Гидравлический расчет сложного трубопровода
- •6.4.1 Расчет сложного трубопровода из последовательно соединенных труб разного диаметра
- •6.4.2 Расчет сложного трубопровода с параллельным соединением труб разного диаметра и разными длинами
- •6.4.3 Гидравлический расчёт тупикового трубопровода
- •6.4.4 Гидравлический расчёт трубопровода с непрерывной раздачей расхода по его длине
- •6.5 Гидравлический удар
- •Контрольные вопросы
- •7 Равномерное движение потока в открытых руслах
- •7.1 Виды движений жидкости в открытых руслах
- •7.2 Типы русел
- •7.3 Поперечные профили каналов и их основные параметры
- •7.4 Уравнение равномерного движения потока в открытых руслах
- •7.5 Формулы для определения коэффициента Шези
- •7.6 Гидравлически наивыгоднейший поперечный профиль канала
- •7.7 Допустимые скорости движения воды в каналах
- •7.8 Основные задачи при расчёте каналов на равномерное движение воды
- •8. Моделирование гидравлических процессов
- •8.1 Методы моделирования
- •8.2 Виды подобия
- •8.3 Три теоремы подобия
- •8.4 Гидродинамически подобные потоки
- •8.5 Критерии гидродинамического подобия
- •8.6 Подобие потоков в случае преобладающего влияния сил тяжести
- •8.7 Подобие потоков в случае преобладающего влияния сил вязкости
- •8.8 Другие критерии подобия
- •Приложение а
- •Гидравлика, гидро- и пневмопривод
- •150405.65 И направлений 250400.62, 151002.62
- •660049, Красноярск, пр. Мира, 82.
2.18.4 Постепенное сужение трубы
Постепенно сужающаяся труба называется конфузором. При течении жидкости в конфузоре скорость вдоль трубы возрастает, а давление уменьшается. Так как жидкость движется от большего давления к меньшему, то в конфузоре отрыв практически отсутствует, и может существовать лишь на выходе из конфузора, в месте соединения конической трубы с цилиндрической. Поэтому сопротивление диффузора всегда больше, чем конфузора с теми же параметрами.
Потери в конфузоре складываются из потерь на постепенное сужение и потерь на трение:
Потери на трение определяются аналогично диффузору:
где
степень сужения конфузора.
Потери напора на сужение можно определить по формуле (2.73):
где
коэффициент постепенного сужения, а
коэффициент внезапного сужения.
Коэффициент
Контрольные вопросы
1. Какие сопротивления называются местными? 2. По какой формуле определяются потери, вызванные местными сопротивлениями? 3. Как определить потерю напора при внезапном расширении трубопровода? 4. В каком сечении берётся средняя скорость, входящая в формулу потерь? 5. В чём принцип наложения потерь? 6. Как определяется коэффициент сопротивления системы?
3 Истечение жидкости через отверстия и насадки
Вопросы истечения жидкости из резервуара через отверстия и насадки наружу при постоянном напоре, перетекания жидкости из одного резервуара в другой, а также опорожнения резервуаров имеют большое практическое значение. С этими вопросами нередко приходится сталкиваться инженерам в своей повседневной деятельности. Теория истечения жидкости через отверстия и насадки широко используется, при выборе различных приспособлений для распыления горючего, при создании мерных устройств для измерения количества протекающей жидкости, при проектировании водоструйных насосов и т.д. Рассмотрим некоторые вопросы истечения жидкости через отверстия и насадки.
3.1 Истечения жидкости через малое отверстие в тонкой стенке при постоянном напоре
Условимся называть малым отверстием такое отверстие (рисунок 3.1), вертикальный размер которого мал по сравнению с напором Н(не больше 0,1Н). Это предположение дает возможность считать давление во всех точках отверстия приблизительно одинаковым и равным давлению в центре тяжести отверстия.
Отверстием в тонкой стенке называется отверстие с острой кромкой, при прохождении через которое отсутствуют путевые потери энергии протекающей жидкости.
При проходе жидкости к отверстию траектории движущихся частиц отклоняются от прямолинейной формы, при этом в струе возникают центробежные силы, вследствие действия которых струя сужается, достигая наименьших размеров на некотором расстоянии от плоскости отверстия. Для круглого отверстия это расстояние равно (0,5÷1,0)d.
Рисунок 3.1
Отношение площади сжатого сечения струи Sсж к площади отверстия S обозначают буквой ε и называют коэффициентом сжатия струи
.
Подходя к сжатому сечению струи, линии тока становятся почти параллельными друг другу, так что в сжатом сечении поток движущейся жидкости удовлетворяет условиям плавно изменяющегося течения.
Допустим, что на свободную поверхность S1действует атмосферное давление. Истечение происходит в атмосферу. Для определения скорости истечения и расхода воспользуемся уравнением Бернулли.
.
За плоскость сравнения примем
горизонтальную плоскость, проходящую
через центр тяжести отверстия; свободную
поверхность в резервуаре примем за
сечение I-I,
сжатое сечение струи – заII-II.
При этомz1=H,р1=рα.
Воспользовавшись уравнением расходанайдем
.
Считая, что
,
можно положить
;
следовательно,
=0,z2=0,р2=рα,
=
=
.
В рассматриваемом нами случае истечения
жидкости имеются потери энергии только
на преодоление острой кромки. Обозначая
эти потериhвх,
имеем
.
Производя подстановку соответствующих величин в уравнение Бернулли, получим
,
откуда
.
Положим для простоты α2=1,0 и введем обозначение
, (3.1)
тогда
. (3.2)
Коэффициент φ называется коэффициентом скорости истечения.
Умножая скорость истечения на площадь сжатого сечения струи, получим расход жидкости Qчерез отверстие, т.е.
, (3.3)
где μ=εφ– коэффициент расхода.
Опытами установлено, что для воды и других маловязких жидкостей при их истечении через малые отверстия в тонкой стенке можно принять ε=0,64,φ=0,97,μ=0,62. Следует заметить, что величина коэффициентаμ зависит от формы отверстия и от вязкости жидкости.
Приведенный выше коэффициент скорости относится к так называемому полному совершенному сжатию, когда струя по всему периметру получает то или иное сжатие. Такое сжатие получается, когда расстояние от контура отверстия до свободной поверхности и края стенки, в которой проделано отверстие,l>3b(рис 3.2, а,I).
Если расстояние от края стенки до контура отверстия l 3b(рисунок 3.2,а,II), то сжатие будет несовершенным. В этом случае коэффициент расхода определяют по формуле
,
где Sи- площади отверстия и стенки, в которой оно проделано.
Если поток при подходе к отверстию с одной или нескольких сторон не испытывает сжатия (см. рисунок 3.2, а, б), то имеется неполное сжатие. Коэффициент расхода при неполном сжатии
,
где fо– коэффициент, равный 0,128 для круглых отверстий и 0,152 для квадратных отверстий;П и По– периметры той части контура отверстия, на которой отсутствует сжатие и отверстия.
Рисунок 3.2
Рисунок 3.3
Струя, вытекающая из отверстия не сохраняет свою первоначальную форму. На рисунке 3.3 приведены формы поперечного сечения струй, вытекающих через квадратное, треугольное и круглое отверстия. Это изменение формы поперечного сечения струй называется инверсией.
Рисунок 3.3