- •1. Предмет курса «Гидравлика и гидропривод». Основные этапы развития гидравлики как инженерной науки.
- •2. Физическое понятие жидкости как агрегатного состояния вещества.
- •3. Реальная и идеальная жидкость. Понятие вязкости.
- •4.1 Вязкость, как свойство жидкости.
- •4.2 Вязкость, как свойство жидкости.
- •5. Основные физические свойства реальных жидкостей.
- •6. Поверхностное натяжение. Капиллярный эффект.
- •7. Классификация сил, действующих на жидкость.
- •8.2 Свойства гидростатического давления.
- •8.1 Свойства гидростатического давления.
- •9. Уравнение равновесия покоящейся жидкости.
- •10. Основное уравнение гидростатики.
- •11. Понятие абсолютного и избыточного давления. Пьезометрическая высота. Вакуум.
- •12.1 Приборы для измерения давления.
- •12.2 Приборы для измерения давления.
- •13. Сообщающиеся сосуды. Закон Паскаля.
- •14.1 Относительный покой жидкости.
- •14.2 Относительный покой жидкости.
- •15. Поверхности равного давления.
- •16. Сила гидростатического давления, действующая на плоскую фигуру.
- •17. Определение положения центра давления на плоскую фигуру. Понятие эксцентриситета давления.
- •18. Сила гидростатического давления.
- •19. Построение эпюр гидростатического давления.
- •20. Закон Архимеда, плавание тел.
- •21. Линия тока, элементарная струйка.
- •22. Классификация видов движения жидкости.
- •23. Понятие расхода жидкости, средней скорости, живого сечения, гидравлического радиуса, смоченного периметра.
- •24. Дифференциальное уравнение неразрывности потока.
- •25. Дифференциальное уравнение движения идеальной жидкости.
- •26. Вывод уравнения Бернулли для идеальной жидкости.
- •27. Геометрическая и энергетическая интерпретация уравнения Бернулли.
- •28. Уравнение Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости.
- •29. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости.
- •30.1 Пример использования уравнения Бернулли в технике.
- •30.2 Пример использования уравнения Бернулли в технике.
- •31. Понятие ламинарного и турбулентного режимов движения реальных жидкостей.
- •32. Критическое значение критерия Рейнольдса и его вывод.
- •33. Ламинарный режим движения. Распределение скорости жидкости по сечению потока.
- •34. Определение расхода жидкости и средней скорости ламинарного потока.
- •35. Понятие пульсационной, мгновенной, осредненной и средней скоростей течения.
- •36.1 Закон внутреннего трения Ньютона. Гипотеза турбулентности Прандтля.
- •36.2 Закон внутреннего трения Ньютона. Гипотеза турбулентности Прандтля.
- •37.1 Дифференциальное уравнение движения реальной жидкости Навье-Стокса.
- •39. Природа потерь напора, их связь с режимом движения жидкости.
- •40. Уравнение Дарси-Вейсбаха для расчета потерь напора по длине трубопровода.
- •41.1 Понятие гидравлически гладких и шероховатых труб.
- •41.2 Понятие гидравлически гладких и шероховатых труб.
- •42.1 Потери напора при турбулентном режиме движения.
- •42.2 Потери напора при турбулентном режиме движения.
- •43. Графики Никурадзе.
- •44.1 Условие возникновения местных потерь напора.
- •44.2 Условие возникновения местных потерь напора.
- •45. Резкое расширение трубопровода. Формула Борда.
- •46. Случаи местных сопротивлений, наиболее часто встречающиеся в инженерной практике.
- •47.1 Истечение жидкости через отверстие. Типы сжатия струи.
- •47.2 Истечение жидкости через отверстие. Типы сжатия струи.
- •48. Коэффициенты истечения и
- •49. Определение коэффициентов ипри истечении жидкости через малое и большое отверстие в тонкой стенке.
- •50. Определение коэффициентов ипри истечении жидкости через затопленное малое отверстие.
- •51. Истечение через насадки. Типы и применение насадков.
- •52.1 Истечение жидкости через внешний цилиндрический насадок.
- •52.2 Истечение жидкости через внешний цилиндрический насадок.
- •53. Истечение жидкости через отверстие при переменном напоре. Время опорожнения сосуда.
- •54. Классификация трубопроводов.
- •55.1 Гидравлический расчет простых трубопроводов.
- •55.2 Гидравлический расчет простых трубопроводов.
- •56 Характеристика трубопроводов. Кривые потребного напора.
- •57.1 Последовательное и параллельное соединение простых трубопроводов.
- •57.2 Последовательное и параллельное соединение простых трубопроводов.
- •58. Расчет разветвленного трубопровода.
- •59. Классификация насосов.
- •60. Принцип действия динамических насосов.
- •61. Основные характеристики насосов.
- •62.1 Устройство и принцип действия центробежного насоса.
- •62.2 Устройство и принцип действия центробежного насоса.
- •63. Движение жидкости в рабочем колесе центробежного насоса.
- •64. Основное уравнение центробежного насоса.
- •65.1 Характеристики центробежного насоса.
- •65.2 Характеристики центробежного насоса.
- •66. Законы пропорциональности для центробежных насосов.
- •67.1 Совместная работа насоса и трубопровода.
- •67.2 Совместная работа насоса и трубопровода.
- •68. Определение рабочей точки системы насос-трубопровод.
- •69.1 Регулирование подачи центробежных насосов.
- •69.2 Регулирование подачи центробежных насосов.
- •70.1 Последовательное и параллельное соединение насосов.
- •70.2 Последовательное и параллельное соединение насосов.
- •71. Общие сведения об объемных насосах.
- •72. Принцип действия объемных насосов.
- •73.1 Рабочие характеристики объемных насосов.
- •73.2 Рабочие характеристики объемных насосов.
- •74. Устройство и принцип действия поршневых насосов.
- •75. Роторные насосы.
- •76.1 Объемный гидропривод. Основные понятия и определения.
- •76.2 Объемный гидропривод. Основные понятия и определения.
- •77.1 Гидролинии. Гидроемкости. Рабочие жидкости. Принципиальные схемы.
- •77.2 Гидролинии. Гидроемкости. Рабочие жидкости. Принципиальные схемы.
41.2 Понятие гидравлически гладких и шероховатых труб.
По
мере возрастания Re
толщина ламинарного подслоя быстро
уменьшается и становится близкой к
высоте
выступов шероховатости. Последние при
этом начинают выступать за пределы
ламинарного подслоя и, вызывая
дополнительные вихреобразования в
потоке, начинают сказываться на величине
гидравлического сопротивления, увеличивая
турбулентность потока (область неполной
шероховатости, рис.). При больших значенияхRe
толщина ламинарного подслоя становится
настолько малой (
),
что выступы шероховатости почти полностью
оказываются в турбулентном ядре потока
(область гидравлически шероховатых
труб, рис.). Обтекание выступов происходит
с интенсивным отрывом вихрей, которые
попадают в центральную часть потока и
усиливают турбулентность. При этом
влияние сил вязкости на гидравлическое
сопротивление становится весьма малым,
а основную роль играют инерционные
силы.

42.1 Потери напора при турбулентном режиме движения.
На графике И. Никурадзе можно выделить пять характерных зон тече-ния (рис.):
I
зона
- зона
ламинарного течения.
В этой зоне весь поток сплошь является
ламинарным. Выступы шероховатости
плавно обтекаются потоком, и поэтому
их высота не оказывает заметного влияния
на коэффициент
.
ВI
зоне
,
причем эта функция устанавливается
теоретически и имеет вид
.
Потери напора
в этой зоне пропорциональны скорости
течения в первой степени.I
зона существует приблизительно до чисел
.II
зона
– переходная
зона.
Эта зона небольшая и находится в
пределах
.
В ней
.III
зона
– зона
гидравлически гладких труб.
При числах
в центральной части потока течение
турбулентное, а
.
Поэтому выступы не оказывают влияния
на сопротивление, которое определяется
по эмпирической формуле Блазиуса для
технически гладких труб
.
К технически гладким трубам относятся
стеклянные, цельнотянутые из цветных
металлов, высококачественные стальные
трубы, трубы из различных полимеров.
Для расчета
в этой области применяются также формулы
Ф.А. Шевелева: для гидравлически гладких
новых стальных труб
для гидравлически гладких новых чугунных
труб
.
Потери напора в этой зоне пропорциональны
в степени 1,75.IV
зона
- зона
неполной шероховатости
(рис.). С увеличением числа
скорость у стенок возрастает, и влияние
вязкости уменьшается. При обтекании
турбулентным потоком выступов (
),
вышедших из вязкого слоя, за ними
появляются завихрения, увеличивающие
инерционную составляющую сопротивления.
Чем больше
трубы, тем раньше, т.е. при меньших
значениях
,
наступают эти явления. В этой зоне
коэффициент
зависит от
и от
и определяется по эмпирической формуле
А.Д. Альтшуля
.
Для расчета
в этой зоне применяется также формула
Кольбрука-Уайта
.
Зона находится в пределах
.
В ней потери напора пропорциональны
в степени 1,752.
V
зона
- зона
гидравлически шероховатых труб
или квадратичного
сопротивления.
При увеличении числа
до значений, больших 500
,
скорости у стенки возрастают настолько,
что непосредственное влияние вязкости
становится весьма малым. Условно
принимают, что толщина вязкого слоя при
этом равна нулю. В этой зоне коэффициент
не зависит от числа
и определяется по эмпирической формуле
И. Никурадзе
или
по более простой формуле Шифринсона
.
Потери напора вV
зоне
