- •2 Минестерство образования и науки Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
- •Основы гидравлики
- •Содержание
- •Рабочая программа
- •Введение
- •Гидростатика
- •Основные физические свойства жидкости и газа.
- •Вязкость жидкости.
- •Силы, действующие в жидкости
- •Абсолютное давление и его свойства
- •Дифференциальные уравнения равновесия жидкости
- •Поверхность равного давления и ее свойства
- •Основное уравнение гидростатики
- •Приборы для измерения абсолютного, манометрического давлений и давления вакуума
- •Сила давления жидкости на наклонную плоскую стенку
- •Точка приложения силы давления жидкости на плоские стенки.
- •Сила давления жидкости на криволинейные поверхности
- •Примеры и задачи
- •Основы кинематики и динамики жидкости
- •Основные понятия и определения гидродинамики
- •Уравнение неразрывности потока
- •Уравнение Бернулли для струйки идеальной жидкости
- •Уравнение Бернулли для струйки и потока реальной жидкости
- •Интерпритации уравнения Бернулли
- •Примеры и задачи
- •Гидравлические сопротивления
- •Виды гидравлических сопротивлений
- •Ламинарное и турбулентное движение жидкости
- •Основное уравнение равномерного движения
- •Ламинарный режим движения
- •Турбулентный режим движения
- •Экспериментальные исследования коэффициента гидравлического сопротивления
- •Примеры и задачи
- •Гидравлический расчет трубопроводов
- •Расчет коротких трубопроводов
- •Уравнение простого трубопровода
- •Первый тип расчета
- •Второй тип расчета
- •Третий тип расчета
- •Расчет газопроводов при малых перепадах давлений
- •Расчет газопроводов при Больших перепадах давлений
- •Гидравлический удар в трубах
- •Примеры и задачи
- •Гидравлический расчет истечения жидкостей
- •Истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке
- •Истечение жидкости через внешний илиндрический насадок.
- •Примеры и задачи
- •Примеры и задачи
- •Равномерное движение жидкости в открытых руслах.
- •Предварительные замечания.
- •Гидравлические элементы живого сечения потока в канале.
- •Основные расчетные формулы для открытых русел
- •Основные задачи при расчете трапецеидальных каналов на равномерное движение воды.
- •Расчет безнапорных труб
- •Примеры и задачи
- •Литература
Силы, действующие в жидкости
Силы, действующие в жидкости, делятся на массовые и поверхностные. Силы называются массовыми, если они действуют на массы (объёмы) жидкости и пропорциональны этим объёмам. Массовые силы характеризуются ускорениями массовых силX, Y, Z.
Ускорениями массовых сил вдоль соответствующей оси называется отношение массовой силы, действующей вдоль этой оси (Fx,Fy,Fz), к массе жидкости
|
(2.0) |
К массовым силам относятся силы тяжести и силы инерции. В поле силы тяжести ускорения массовых сил равны:
|
(2.0) |
Силы называются поверхностными, если они действуют на поверхности выделенных объёмов жидкости и пропорциональны площадям этих поверхностей. Поверхностные силы характеризуются нормальнымиpи касательными напряжениями. Нормальным напряжениемназывается отношение силыdP, действующей нормально к поверхности, к величине площади этой поверхностиd.
. |
(2.0) |
Касательным напряжениемназывается отношение силыdT, действующей касательно к поверхности, к величине площади этой поверхностиd.
. |
(2.0) |
Касательные напряжения связаны с вязкостью жидкости, поэтому если движения жидкости нет, или жидкость движется как твердое тело, то касательные напряжения равны нулю.
Абсолютное давление и его свойства
Абсолютное гидростатическое давление в точке также может быть представлено следующим образом. Рассмотрим в покоящейся жидкости произвольный объем W, ограниченный поверхностьюS. Проведем секущую плоскость, делящую объемWна две части верхнюю и нижнюю. Отбросим мысленно одну из них (например, верхнюю). Причем отбрасывается и жидкость и газ. Действие отброшенной части на нижнюю часть следует заменить распределенными по поверхности ω силами ∆Piодна из них ∆Pприходится на долю поверхности ∆ω. Среднее давление в пределах выделенной площадки определиться как частное от деления силы ∆Pна площадь ∆ω:
|
(2.0) |
Рисунок2.2Определение абсолютного давления |
Абсолютным гидростатическим давлениемв точке называется предел, к которому стремится отношения силы действующей на площадку к величине площади этой площадки, если площадь площадки стремится к нулю ∆ω→0:
|
(2.0) |
В системе единиц СИ гидростатическое давление измеряется в Па = Н/м2. Так, как 1 Па очень маленькая величина, то чаще давление измеряется в МПа (1 МПа = 106Па).
Гидростатическое давление обладает двумя свойствами:
Первое свойство -сила гидростатического давления направлена по внутренней нормали к площадке, которая воспринимает это давление. Это свойство является по существу следствием физико-механических свойств жидкости или газа, находящихся в равновесии. Действительно, если жидкость или газ находятся в равновесии, то в любой произвольной точке касательные напряжения равны нулю и перемещение жидкой частицы вдоль площадки невозможно, так как в противном случае равновесие нарушится. Совпадение же направления действия силы гидростатического давления с внутренней нормалью доказывается свойством жидкости или газа не оказывать сопротивления растягивающим усилиям. Поэтому по второму свойству абсолютное гидростатическое давление не может быть отрицательным и может меняться в пределах 0 <p< ∞.
Второе свойство- величина гидростатического давления в точке не зависит от ориентации (от угла наклона) площадки.