1. Содержание рабочей программы преподавания дисциплины

Выписка из государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования требований к минимуму содержания и уровню подготовки инженера (специалиста) направления 151000 «Конструкторско- технологическое обеспечение автоматизированных машиностроительных производств» по специальности 151001 «Технология машиностроения».

Обязательный минимум содержания образовательной программы по дисциплине «Гидравлика (механика жидкости и газа)», цикл «Общепрофессиональные дисциплины» (ОПД. Ф. 02.05):

- вводные сведения;

- основные физические свойства жидкостей и газов;

- основы кинематики;

- общие законы и уравнения статики и динамики жидкостей и газов;

- силы, действующие в жидкостях;

- абсолютный и относительный покой (равновесие) жидких сред;

- модель идеальной (невязкой) жидкости;

- общая интегральная форма уравнений количества движения и момента количества движения;

- подобие гидромеханических процессов;

- общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной формах;

- турбулентность и ее основные статистические характеристики;

- конечно- разностные формы уравнений Навье-Стокса и Рейнольдса;

- общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ;

- одномерные потоки жидкостей и газов.

2. Цель и задачи дисциплины

Гидравлика (механика жидкости и газа) - наука, входящая в цикл механических дисциплин, изучающая законы равновесия и движения жидких и газообразных тел и применение этих законов для решения технических задач.

Дисциплина базируется на высшей математике (теория поля, дифференциальные уравнения),физике (механика, свойства жидкостей и газов), теоретической механике.

В различных отраслях техники в зависимости от конкретного состава учебного курса, практических приложений и аспекта изложения применяются различные практически эквивалентные наименования: «Механика жидкости и газа», «Гидравлика», «Техническая гидромеханика» и т.п. В связи с этим научно-методическим советом по гидравлике рекомендуется применение только двух названий: либо «Механика жидкости и газа», либо «Гидравлика», раскрывающих содержание дисциплины не в названии, а в рабочей программе в соответствии с модульным принципом ее построения.

Специфика механики жидкости и газа (МЖГ) обусловлена легкой деформируемостью материала тел, являющихся объектом изучения. Отсюда следует специфическая форма записи общих законов сохранения массы, импульса, энергии и соответствующие специфические методы их решения. Эти методы требуют целесообразного выбора конфигурации контрольного жидкого объема, формирования начальных и граничных условий (часто с привлечением экспериментальных данных) и корректной постановки математической задачи. Многие численные методы решения нелинейных уравнений в частных производных разработаны и разрабатываются применительно к задачам МЖГ. Для получения практически приемлемых резуль-

2

38. Турбулентное течение. Гидравлически гладкие и шероховатые трубы.

39. Потери по длине в гидравлически гладких трубах.

40. Потери по длине в шероховатых трубах. Основные статистические характеристики турбулентности.

41. График Никурадзе. Формулы для определения коэффициентов трения Дарси.

42. Структура местных гидравлических сопротивлений.

43. Понятие об эквивалентной длине. Принцип наложения потерь. Взаимное влияние местных сопротивлений.

44. Потери напора при внезапном расширении круглой трубы. Формула Борда.

45. Потери напора при внезапном сужении круглой трубы.

46. Истечение жидкости из отверстия в тонкой стенке. Коэффициенты сжатия, скорости, расхода и связь между ними.

47. Истечение жидкости из короткого внешнего цилиндра (насадка). Значения коэффициентов расхода для различных насадков.

48. Неустановившееся течение жидкостей.

49. Гидравлический удар.

50. Понятие о сходственных величинах. Условия подобия.

51. Безразмерные числа Фруда, Рейнольдса, Эйлера, Маха, Струхаля и их использование при моделировании гидродинамических процессов.

52. Система уравнений неустановившегося движения жидкости и газа: уравнение Навье-Стокса, уравнение неразрывности, уравнение состояния среды, уравнение баланса тепла, взаимосвязь вязкости и теплопроводности среды.

53. Расчет простых трубопроводов. Характеристики трубопроводов.

54. Три основные задачи по расчету простых трубопроводов.

55. Сложные трубопроводы. Последовательное, параллельное и разветвленное соединение труб.

23

17. Основное уравнение гидростатики.

18. Виды давления: абсолютное, избыточное, вакуум.

19. Технические устройства для измерения давления.

20. Простейшие гидромашины: гидропресс и мультипликатор.

21. Общие уравнения движения вязких жидкостей и газов (уравнение Навье-Стокса, уравнение Бернулли, уравнение Рейнольдса).

22. Постановка задач технической гидродинамики. Виды движения жидкости.

23. Модель идеальной (невязкой) жидкости для одномерного потока.

24. Траектория и линия тока. Элементарная струйка и ее свойства.

25. Закон внутреннего трения.

26. Расход, уравнение расхода.

27. Уравнение Бернулли для идеальной жидкости.

28. Значение трех слагаемых, входящих в уравнение Бернулли.

29. Трубка Пито.

30. Расходомер Вентурри.

31. Уравнение Бернулли для струйки и потока вязкой несжимаемой жидкости.

32. Коэффициент неравномерности распределения скоростей по сечению потока.

33. Диаграмма уравнения Бернулли для струйки и потока реальной жидкости.

34. Режимы течения жидкости. Число Рейнольдса.

35. Распределение скоростей по живому сечению круглой трубы при ламинарном режиме течения жидкости. Закон Стокса.

36. Определение расхода при ламинарном режиме течения жидкости в круглой трубе. Формула Пуазейля.

37. Потери напора при ламинарном режиме течения жидкости в круглой трубе. Формула Дарси-Вейсбаха.

22

татов необходимо также привлечение опытных данных и допустимое упрощение исходных уравнений. Специфической чертой МЖГ является существенное влияние диссипативных процессов и нелинейных эффектов. В практическом плане учет этих явлений приводит к специфике методов расчета трубопроводных систем и проточных частей гидравлических и газовых машин и устройств. Важнейшей частью МЖГ является эксперимент, который служит как для первичного изучения явления, так и для создания адекватных расчетных схем, причем одним из важнейших объектов эксперимента являются поля скоростей и давлений. Поэтому для инженерных специальностей объем лабораторного практикума должен составлять не менее 15% обязательных аудиторных занятий. Развитие дисциплины связано с использованием численных методов для определения влияния диссипативных процессов и нелинейных эффектов, являющихся наиболее существенными чертами предмета, а также с включением задач течения жидкости с физическими и химическими эффектами, которые могут послужить основой создания новых высоких технологий в том числе для разработки высоко экологических производств (облитерация, эффект Томса, электромагнитные явления, течения с химическими реакциями и т. д.). Без знания основ теории турбулентности невозможно грамотно решать задачи охраны окружающей среды.

Машиностроительные и технологические направления и специальности имеют в соответствии и образовательными стандартами относительно небольшой объем курса, однако вместе с транспортными направлениями должны уделять большое внимание таким прикладным темам как гидромашины, гидравлические и пневматические приводы.

3