- •Введение
- •1. Вводные сведения
- •1.1. Предмет механики жидкости и газа
- •1.2. Краткие исторические сведения о развитии науки
- •2. Основные физические свойства жидкостей и газов
- •2.1. Физическое строение жидкостей и газов
- •2.2. Основные физические свойства: сжимаемость, текучесть, вязкость, теплоемкость, теплопроводность
- •2.3. Гипотеза сплошности
- •2.4. Два режима движения жидкостей и газов
- •2.5. Неньютоновские жидкости
- •2.6. Термические уравнения состояния
- •2.7. Растворимости газов в жидкостях, кипение, кавитация. Смеси.
- •2.8. Законы переноса
- •2.9. Требования к рабочим жидкостям
- •3. Основы кинематики сплошных сред
- •3.1. Два метода описания движения жидкостей и газов
- •3.2. Понятие о линиях и трубках тока. Ускорение жидкой частицы
- •3.3. Расход элементарной струйки и расход через поверхность
- •3.4. Уравнение неразрывности (сплошности)
- •3.5. Вихревое и безвихревое (потенциальное) движения
- •4. Силы, действующие в жидкостях
- •4.1. Массовые и поверхностные силы
- •4.2. Напряжения поверхностных сил
- •4.3. Напряженное состояние
- •5. Общие законы и уравнения статики и динамики жидкостей и газов
- •5.1. Уравнения движения в напряжениях
- •5.2. Уравнения гидростатики в форме Эйлера и их интегралы
- •5.3. Напряжения сил вязкости, обобщенная гипотеза Ньютона
- •5.4. Уравнение Навье-Стокса для вязкой жидкости
- •5.5. Примеры аналитических решений уравнений Навье-Стокса для ламинарного движения в цилиндрических трубах
- •6. Абсолютный и относительный покой (равновесие) жидких сред
- •6.1. Основная формула гидростатики
- •6.2. Определение сил давления покоящейся среды на плоские и криволинейные стенки
- •6.3. Относительный покой (равновесие) жидкости
- •Следовательно, вместо уравнения (6.5) можно записать:
- •7. Модель идеальной (невязкой) жидкости
- •7.1. Модель идеальной (невязкой) жидкости. Уравнения Эйлера
- •7.2. Интегралы уравнения движения жидкости для разных случаев движения. Баротропные и бароклинные течения
- •8. Общая интегральная форма уравнений количества движения и момента количества движения
- •8.1. Законы сохранения
- •8.2. Закон изменения количества движения
- •8.3. Закон изменения момента количества движения
- •8.4. Силовое воздействие потока на ограничивающие его стенки
- •9. Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной формах
- •10. Турбулентность и ее основные статистические характеристики
- •10.1. Турбулентное течение
- •10.2. Осредненные параметры и пульсации. Стандарт пульсационной скорости и степень турбулентности
- •10.3. Двухслойная модель турбулентности
- •11. Подобие гидромеханических процессов
- •11.1. Числа и критерии подобия
- •11.2. Понятие о методе размерностей. Пи-теорема
- •11.3. Методы моделирования
- •11.4. Методы аналогий
- •12. Одномерные потоки жидкостей и газов
- •12.1. Уравнение д. Бернулли для струйки и потока реальной (вязкой) жидкости
- •12.2. Гидравлические потери (общие сведения)
- •13. Ламинарное течение в круглых трубах
- •13.1. Течение при больших перепадах давления
- •13.2. Ламинарное течение с облитерацией
- •13.3. Ламинарное течение с теплообменом
- •14. Потери напора при турбулентном течении в гидравлически гладких круглых трубах
- •14.1. Потери напора при турбулентном течении в шероховатых трубах. График и.И. Никурадзе
- •15. Местные гидравлические сопротивления
- •15.1. Внезапное расширение русла
- •15.2. Внезапное сужение русла
- •15.3. Местные сопротивления при ламинарном течении
- •16. Истечение жидкости через отверстие в тонкой стенке при постоянном напоре
- •16.1. Истечение через насадки при постоянном напоре
- •17. Истечение через отверстия и насадки при переменном напоре
- •17.1. Неустановившееся движение жидкости в трубах
- •17.2. Гидравлический удар
- •18. Расчет простых трубопроводов
- •18.1. Основные задачи по расчету простых трубопроводов
- •18.2. Последовательное соединение простых трубопроводов
- •18.3. Параллельное соединение простых трубопроводов
- •18.4. Разветвлённое соединение простых трубопроводов
- •19. Расчет сложных трубопроводов
- •19.1. Трубопроводы с насосной подачей жидкости
- •19.2. Основы расчета газопроводов
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Гоувпо «Воронежский государственный технический университет»
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Заключение
Данное учебное пособие содержит сведения о физическом строении и основных физических свойствах жидкостей и газов, наиболее распространенных моделях их представления и описания. Применительно к жидкостям и газам рассмотрены основы кинематики сплошных сред, общие законы и уравнения статики и динамики, а также их применение к различным частным случаям движения и покоя.
Последовательное изложение учебного материала должно способствовать глубокому усвоению студентами дисциплины «Гидравлика (механика жидкости и газа)». Применение основных физических закономерностей к частным случаям движения жидкостей и газов позволяет на конкретных примерах наиболее подробно изучить их специфические особенности.
Данная работа не охватывает всего курса дисциплины «Гидравлика (механика жидкости и газа)» и предназначена для восполнения имеющегося пробела в методической литературе, связанного с необходимостью системного изложения учебного материала в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и примерной программы дисциплины, рекомендуемой министерством образования Российской Федерации для направления подготовки 151000 «Конструкторско- технологическое обеспечение автоматизированных машиностроительных производств», специальности 15100165 «Технология машиностроения».
Библиографический список
1. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: учебник для вузов / Д.В. Штеренлихт. - М.: КолосС, 2006. - 656 с.
2. Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для вузов / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. - М.: Машиностроение, 1982. - 423 с.
3. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: учебник для вузов / Л.Г. Лойцянский. - М.: Наука, 1987. - 840 с.
4. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика: учебник для вузов / Б.Т. Емцев. - М.: Машиностроение, 1987. - 460 с.
5. Повх И.Л. Техническая гидромеханика / И.Л. Повх. - М. - Л.: Машиностроение, 1964. - 508 с.
6. Попов Д.Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем: учебник для машиностроительных вузов / Д.Н. Попов. - М.: Машиностроение, 1976. - 424 с.
7. Знаменский В.А. Течения неньютоновских жидкостей: учеб. пособие / В.А. Знаменский. – Воронеж: ВГУ, 1980. - 56 с.
8. Некрасов Б.Б. Гидравлика и ее применение на летательных аппаратах / Б.Б. Некрасов. - М.: Машиностроение, 1967. - 368 с.
9. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик. - М.: Машиностроение, 1975. - 559 с.
10. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: справочник / Е.В. Аметистов, В.А. Григорьев, Б.Т. Емцев и др.; под общ ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. - М.: Энергоиздат, 1982. - 512 с.
11. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей / К. Флетчер. - М.: Мир, 1991. - 504 с.
Оглавление
Введение |
3 |
1. Вводные сведения |
5 |
1.1. Предмет механики жидкости и газа |
5 |
1.2. Краткие исторические сведения о развитии науки |
8 |
2. Основные физические свойства жидкостей и газов |
9 |
2.1. Физическое строение жидкостей и газов |
9 |
2.2. Основные физические свойства: сжимаемость, текучесть, вязкость, теплоемкость, теплопро- водность |
13 |
2.3. Гипотеза сплошности |
28 |
2.4. Два режима движения жидкостей и газов |
32 |
2.5. Неньютоновские жидкости |
36 |
2.6. Термические уравнения состояния |
43 |
2.7. Растворимости газов в жидкостях, кипение, ка- витация. Смеси |
46 |
2.8. Законы переноса |
50 |
2.9. Требования к рабочим жидкостям |
52 |
3. Основы кинематики сплошных сред |
54 |
3.1. Два метода описания движения жидкостей и газов |
54 |
3.2. Понятие о линиях и трубках тока. Ускорение жидкой частицы |
55 |
3.3. Расход элементарной струйки и расход через поверхность |
61 |
3.4. Уравнение неразрывности (сплошности) |
64 |
3.5. Вихревое и безвихревое (потенциальное) движения |
66 |
4. Силы, действующие в жидкостях |
86 |
4.1. Массовые и поверхностные силы |
86 |
4.2. Напряжения поверхностных сил |
87 |
4.3. Напряженное состояние |
91 |
5. Общие законы и уравнения статики и динамики жидкостей и газов |
95 |
5.1. Уравнения движения в напряжениях |
95 |
5.2. Уравнения гидростатики в форме Эйлера и их интегралы |
98 |
5.3. Напряжения сил вязкости, обобщенная гипо- теза Ньютона |
103 |
5.4. Уравнение Навье-Стокса для вязкой жидкости |
107 |
5.5. Примеры аналитических решений уравнений Навье-Стокса для ламинарного движения в ци- линдрических трубах |
110 |
6. Абсолютный и относительный покой (равновесие) жидких сред |
119 |
6.1. Основная формула гидростатики |
119 |
6.2. Определение сил давления покоящейся среды на плоские и криволинейные стенки |
123 |
6.3. Относительный покой (равновесие) жидкости |
129 |
7. Модель идеальной (невязкой) жидкости |
135 |
7.1. Модель идеальной (невязкой) жидкости. Урав- нения Эйлера |
135 |
7.2.. Интегралы уравнения движения жидкости для разных случаев движения. Баротропные и ба- роклинные течения |
142 |
8. Общая интегральная форма уравнений количества движения и момента количества движения |
149 |
8.1. Законы сохранения |
149 |
8.2. Закон изменения количества движения |
151 |
8.3. Закон изменения момента количества движения |
155 |
8.4. Силовое воздействие потока на ограничиваю- щие его стенки |
156 |
9. Общее уравнение энергии в интегральной и диффе- ренциальной формах |
159 |
10. Турбулентность и ее основные статистические ха- рактеристики |
162 |
10.1. Турбулентное течение |
162 |
10.2. Осредненные параметры и пульсации. Стан- дарт пульсационной скорости и степень Турбу- лентности |
163 |
10.3. Двухслойная модель турбулентности |
164 |
11. Подобие гидромеханических процессов |
166 |
11.1. Числа и критерии подобия |
166 |
11.2. Понятие о методе размерностей. Пи-теорема |
171 |
11.3. Методы моделирования |
174 |
11.4. Методы аналогий |
174 |
12. Одномерные потоки жидкостей и газов |
178 |
12.1. Уравнение Д. Бернулли для струйки и потока реальной (вязкой) жидкости |
178 |
12.2. Гидравлические потери (общие сведения) |
182 |
13. Ламинарное течение в круглых трубах |
186 |
13.1. Течение при больших перепадах давления |
191 |
13.2. Ламинарное течение с облитерацией |
192 |
13.3. Ламинарное течение с теплообменом |
192 |
14. Потери напора при турбулентном течении в гид- равлически гладких круглых трубах |
193 |
14.1. Потери напора при турбулентном течении в шероховатых трубах. График И.И. Никурадзе |
195 |
15. Местные гидравлические сопротивления |
199 |
15.1. Внезапное расширение русла |
200 |
15.2. Внезапное сужение русла |
203 |
15.3. Местные сопротивления при ламинарном течении |
205 |
16. Истечение жидкости через отверстие в тонкой стенке при постоянном напоре |
208 |
16.1. Истечение через насадки при постоянном напоре |
213 |
17. Истечение через отверстия и насадки при пере- менном напоре |
218 |
17.1. Неустановившееся движение жидкости в трубах |
219 |
17.2. Гидравлический удар |
222 |
18. Расчет простых трубопроводов |
228 |
18.1. Основные задачи по расчету простых трубопро- водов |
231 |
18.2. Последовательное соединение простых тру- бопроводов |
234 |
18.3. Параллельное соединение простых трубопро- водов |
235 |
18.4. Разветвлённое соединение простых трубопро- водов |
237 |
19. Расчет сложных трубопроводов |
239 |
19.1. Трубопроводы с насосной подачей жидкости |
241 |
19.2. Основы расчета газопроводов |
246 |
Заключение |
250 |
Библиографический список |
251 |
Учебное издание
Бородкин Владимир Васильевич
Болдырев Александр Иванович
Козлова Ольга Вениаминовна
ГИДРАВЛИКА
(механика жидкости и газа)
В авторской редакции
Компьютерный набор В.В. Бородкина
Подписано к изданию 10.12.2009.
Уч.-изд. л. 15,9.