| ГИДРАВЛИКА
Кафедра – Гидравлики и гидротехнических сооружений
Факультет – Инженерный
Курс Обязательный (ИД, ИМ)
Объем учебной нагрузки: 34 час. – лекции, 51 час. – лабораторные занятия.
Цель курса
Основной целью курса является изучение студентами законов равновесия и движения жидкости, применение данных законов в решении конкретных технических задачах; понимания вопроса работы гидромеханического оборудования, применяемого для перекачки жидкости.
Для реализации поставленной цели процесс преподавания курса состоит из лекций, практических занятий, лабораторных работ.
Содержание курса
Тема 1.
Введение
Гидравлика и ее задачи в технике. Развитие методов гидравлики. Общие принципы механики, используемые гидравликой.
Тема 2.
Основные физические свойства жидкостей
Объемный вес. Плотность. Сжимаемость. Температурное расширение. Явления на границах жидкостей с твердыми телами. Поверхностное натяжение. Испарение, кипение жидкостей и кавитация. Модели жидкой среды.
Тема 3. Гидростатика
Силы, действующие в жидкости: массовые (объемные) и поверхностные. Гидростатическое давление и его свойства. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнения Эйлера). Основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля. Абсолютное, монометрическое и вакуумметрическое давление. Напор. Относительное равновесие. Давление жидкости на плоские и криволинейные стенки. Эпюры давления. Закон Архимеда. Плавание тел и их остойчивость.
Тема 4. Кинематика жидкости
Два метода описания движения жидкости. Виды движения жидкости: неустановившееся, установившееся, равномерное, вихревое и безвихревое (потенциальное). Траектория. Линия тока. Трубка тока. Элементарная струйка. Расход элементарной струйки жидкости. Уравнение неразрываемости (сплошности) элементарной струйки.
Режимы движения жидкости: ламинарное, турбулентное. Мгновенная скорость, турбулентная пульсационная скорость. Число Рейнольдса.
Поток жидкости. Эпюра скорости и средняя скорость потока.
Тема 5. Динамика жидкости
Напряженное состояние жидкости. Обобщенная гипотеза Ньютона о связи между напряжениями и скоростями деформаций. Дифференциальные уравнения движения вязкой жидкости (уравнения Навье Стокса). Уравнение неразрывности. Уравнения Эйлера. Интегрирование уравнения Л. Эйлера. Уравнение Бернулли для струйки идеальной и реальной жидкости. Геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли для элементарной струйки. Уравнение Бернулли для потока идеальной и реальной жидкости. Коэффициент кинетической энергии. Геометрический, пьезометрический и гидравлический уклоны.
Тема 6. Гидравлические сопротивления
Основное уравнение равномерного движения. Формулы для потерь напора Вейсбаха и Дарси-Вейсбаха. Формула Шези. Зоны гидростатического сопротивления. Графики Никурадзе и Мурина.
Распределение скорости и касательного напряжения по сечению потока при ламинарном и турбулентном движении жидкости. Пограничный слой.
Местные сопротивления. Виды сопротивлений. Потери напора при внезапном расширении потока. Общая формула для потерь напора на местных сопротивлениях.
Тема 7. Движение воды в трубопроводах
Понятие о коротких и длинных трубопроводах. Простые и сложные трубопроводы. Истечение из простого трубопровода в атмосферу и под уровень. Три основные задачи расчета простого трубопровода. Расчет сложных трубопроводов при последовательном и параллельном соединении. Трубопровод с непрерывной раздачей по пути.
Гидравлический удар в напорном трубопроводе. Прямой и непрямой удар. Формула Жуковского.
Тема 8. Истечение жидкости из отверстий и насадков
Истечение в атмосферу при постоянном напоре через малые отверстия в тонкой стенке. Скорость в сжатом сечении. Расход. Совершенное и несовершенное сжатие. Истечение через большое отверстие.
Истечение через насадки. Типы насадков. Гидравлический расчет насадков.
Тема 9. Гидравлические машины
Классификация гидравлических машин. Гидравлические турбины. Преобразование кинетической и потенциальной энергии потока в механическую. Мощность и коэффициент полезного действия турбин ГЭС. Реактивные турбины: осевые (поворотно-лопастные, пропеллерные, диагональные, радиально-осевые); активные турбины: (ковшевые, наклонно струйные). Коэффициент быстроходности. Насосы. Типы насосов.
Тема 10. Центробежные насосы
Основные параметры насосов: напор, подача (производительность), мощность, к.п.д. Основное уравнение центробежного насоса. Характеристики центробежных насосов. Работа центробежного насоса на трубопровод. Критическая высота всасывания. Определение рабочей точки. Совместная работа нескальных насосов. Зависимость напора, производительности и мощности центробежного насоса от числа оборотов. Коэффициент быстроходности.
Тема 11. Объемные насосы
Поршневые насосы. Рабочий процесс поршневого насоса. Производительность. Напор. Мощность. Индикаторная диаграмма поршневых насосов. К.п.д. насосов. Насос двухстороннего действия. Методы сглаживания пульсации.
Литература
1. Чугаев Р.Р. Гидравлика. – М.: Энергия, 1965
.
2. Штеренлихт Д.В. Гидравлика. – М.: Энергоиздат, 1991
.
3. Животовский Б.А. Лабораторный практикум по гидравлике. – М.: изд-во УДН, 1984.
4.
Угунчус А.А. Гидравлика и гидромашины. – Харьков: изд-во Харьковского ун-та, 1970.
5.
Степанов Н.Н. Гидравлические машины. – Киев, 1978.
|