Введение. Предмет и задачи курса. Краткая история развития науки о гидроприводах и гидроавтоматики.
Название гидравлика – от двух греческих слов: «хюдор» – вода и «аулос» – труба, желоб.
Становление гидравлики по историческим периодам:
– Период Древней Греции: Архимед – оставил после себя анализ вопросов гидростатики и плавания; Ктебизий – изобрёл пожарный насос, водяные часы; Герон Александринский – сифон, водяной орган, автомат для отпуска жидкости.
– Период Древнего Рима:В своих сочинениях римский инженер-строитель Фронтин указывает, что в 1-м веке н.э. в Риме было 9 водопроводов, причём их общая длина составляла 436 км.
– Период средних веков характеризовался регрессом в области механики жидкости.
– Эпоха Возрождения (15–16 в.) В Италии Леонардо да Винчи изучал принцип работы гидравлического пресса, аэродинамику летательных аппаратов. Нидерландский математик Симон Стевин сумел определить гидравлическое давление на плоскую фигуру. Галилео Галилей показал, что гидравлическое сопротивление зависит от скорости и плотности жидкости среды, изучал вопросы о вакууме.
– период 17в. –начало 18в. Итальянцы Кастелли – изложил принцип неразрывности и Торичелли – сформулировал закон истечения жидкости из отверстия.
,
где Q – скорость истечения,
Паскаль – формулировка закона: «Давление на поверхности жидкости передаются в ней без изменения величины по всем направлениям»
Ньютон – привёл приближенное описание законов внутреннего трения, дал теоретический вывод квадратного закона сопротивления при движении тел, установил закон динамического подобия.
– Середина и конец 18в.
Даниил Бернулли – профессор Петербургской академии наук – труд «Гидродинамика».
Леонард Эйлер – профессор Петербургской Академии наук – «Общие принципы движения жидкости».
Жак Даламбер – профессор Парижской и Петербургской академии наук – рассматривал вопросы, относящиеся к равновесию и движению жидкостей.
В это же время развивается техническое направление механики жидкости – во Франции начала образовываться школа Учёных инженеров – представители Альберт Пито, Шезк (сформулировал параметры подобия потоков), Борда (занимался вопросами течения жидкостей из отверстий).
В России также развивается прикладное направление гидравлики. Ломоносов начал открывать механику жидкостей. Его труды: «Рассуждение о твердости и жидкости тела», «О вольном движении воздуха в рудниках примеченном», дал расчет по естественной вентиляции шахт.
– Развитие гидравлики в 19 в. За рубежом.
В этот период разработаны и решены следующие проблемы:
Основы теории плавноизменяющегося неравномерного движения жидкости
Вопрос о гидравлическом прыжке
Составление имперических и полуимперических формул для определения гидравлических сопротивлений в различных случаях
Открытие двух режимов течения жидкости
– Гидравлика в России (19 в.)
Гидравлическая школа России – Мельников (основатель) – создал на русском языке курс «Основание практической гидравлики»
Петров – сформулировал закон трения при наличии смазки.
Жуковский – «Теория гидравлической динамики»
– Развитие гидравлики в 20 в.
Направление в гидравлике:
По виду рассматриваемой текучей среды
В зависимости от отрасли техники и отрасли знаний
Можно различать отдельные гидромеханические теории (турбулентности, смазки и ламинарного движения).