- •1. Основные свойства капельных жидкостей. Плотность, удельный вес, сжимаемость. Тепловое расширение.
- •3.Растворение газов в жидкости. Идеальный и реальный газы. Уравнения состояния для идеального и реального газов.
- •4.Модель идеальной жидкости. Гидростатика, силы, действующие на жидкость. Давление в жидкости.
- •5. Свойства гидростатического давления. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (Уравнение Эйлера, вывод).
- •6. Интегрирование уравнений Эйлера. Поверхности равного давления. Основное уравнение гидростатики (вывод).
- •7. Уравнение гидростатического напора (вывод). Приборы для измерения давления.
- •8. Эпюра гидростатического давления. Закон Паскаля и его практические приложения.
- •9.Сила давления жидкости на плоскую стенку (вывод). Центр давления (вывод).
- •10.Сила давления жидкости на криволинейную стенку (вывод)
- •11. Закон Архимеда. Условия равновесия плавающих тел
- •12. Расчет толщины стенки трубы резервуаров
- •15. Гидродинамика. Понятие о местной мгновенной и осредненной скорости. Виды движения жидкости
- •16. Основные кинематические понятия. Траектория, линии тока, элементарная струйка, трубка тока. Свойства элементарной струйки. Поток жидкости
- •17. Смоченный периметр, гидравлический радиус. Расход жидкости. Уравнение расхода для элементарной струйки и для потока. Понятие средней скорости
- •18. Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости (уравнение Эйлера, вывод)
- •19. Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости (вывод) и его энергетическая и геометрическая интерпретация.
- •20. Уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости (вывод). Коэффициент Кориолиса, общие сведения о потерях энергии
- •21.Примеры применения уравнения Бернулли в технике. Расходомер Вентури, скоростная трубка, струйный насос.
- •22.Режимы движения жидкостей. Число Рейнольдса и его критические значения.
- •23.Ламинарный режим движения. Распределение касательных напряжений и осреднённых скоростей в поперечном сечении круглой трубы (вывод).
- •24.Определение расхода в цилиндрической трубе при лрд. Потери напора по длине, формула Пуазейля.
- •25.Особые случаи ламинарного течения. Течение с теплообменом и с облитерацией. Начальный участок потока при лрд.
- •2 6.Турбулентный режим движения трд. Структура потока при трд, распред-е скоростей и касат. Напряжений по сечению потока. Гидрав-ски гладкие и шероховатые трубы.
- •27.Зоны сопротивления. Формулы для определения коэф-та Дарси в различных зонах.
- •28.Местные гидравлич. Сопротивления. Внезапное расширение и сужение потока, поворот потока.
- •29.Местные потери при ламинарном режиме движения. Эквивалентная длина.
- •30.Истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке. Определение скорости и расхода при истечении через малое отверстие в тонкой стенке (вывод).
- •31. Истечение жидкости через малое затопленное отверстие. Определение скорости и расход.
- •32.Истечение жидкости через насадки. Определение скорости и расхода при истечении через внешний цилиндрический насадок.
- •33.Истечение при переменном напоре. Расчет времени частичного либо полного опорожнения призматического резервуара.
- •34.Гидравлический расчет трубопроводов. Классификация трубопроводов, основные расчетные зависимости. Расчет простого трубопровода.
- •35.Основные задачи при расчете трубопроводов и методы их решения.
- •36.Последовательное и параллельное соединение трубопроводов. Основные расчетные зависимости.
- •37.Разветвленный и сложный трубопроводы. Основные расчетные зависимости.
- •38.Гидравлический удар. Формула Жуковского для прямого и не прямого удара (вывод).Скорость распространения ударной волны при гидравлическом ударе.
- •39.Сила воздействия струи на преграду. Теорема импульсов.
- •40.Лопостные гидромашины. Гидродинамические передачи.Общие сведения. Основные параметры насосов.(напор, подача, давление . Мощность , кпд).
- •41.Потери энергии в насосах, кпд насоса. Центробежные насосы, устройство, принцип действия.
- •42. Уравнение Эйлера для насоса и турбины
- •43.Полезный напор и действительная подача. Влияние угла лопасти β на напор насоса.
- •44. Характеристика центробежного насоса. Оптимальный режим работы насоса.
- •45 Основвы теории подобия насосов. Формулы подобия
- •46. Коэффициент быстроходности насоса ns и типы лопастных насосов.
- •48. Регулирование подачи насоса. Регулирование задвижкой и частотой вращения вала насоса.
10.Сила давления жидкости на криволинейную стенку (вывод)
В этом случае необходимо проводить суммирование сил имеющих различное направление действия в пространстве (рассмотрим участок цилиндрической поверхн. Нах под действием давлю ж.)
dF=ρgh*dS dFX=dFcosα dFZ=dFsinα dFX=ρgh*dS*cosα
FX=ρghC*SZ=PC*SZ PC=P0+ρdhc FX – Горизонтальная составляющая результирующей силы давления жидкости на криволинейную поверхность
Sz – площадь вертикальной проекции смоченной криволинейной пверхн.
hc – глубина погружения центра тяжести вертик проекции криволинейной поверхн.
dF’Z =ρgh*dS*sinα’ dS*sinα=dSX dFZ=ρgh*dSX dFZ=ρgdw FZ=
Fz – вертикальная составляющая силы авления ж. на криволинейную поверхн
W объём тела бавления
ρgw – вес ж. в объёме тела давления.
Объём тела давления W – объём ж. ограниченного сверху пьезометрич пл., снизу криволинейн поверхн, с боков вертикальной проецирующей поверхн. Проходящей по периметру криволинейной стенки. Если объём W заполнен ж., то он называется действительным, и Fz в это случае действует вертикально вниз. Если W не заполнен ж. – он называется отрицательным (фиктивным) и составляющая Fz направленна вертикально вверх.
11. Закон Архимеда. Условия равновесия плавающих тел
На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной телом
W – объем жидкости, вытесненной телом
ρ – плотность жидкости
Сила действует вертикально вверх и приложена в центр тяжести погруженного объема
F > G, тело всплывает
F < G, тело тонет
F = G, тело плавает в полупогруженном состоянии
Для равновесия плавающего тела кроме равенства сил G = Fa должен быть равен нулю суммарный момент. Последнее условие соблюдается тогда, когда центр тяжести тела лежит на одной вертикали с центром водоизмещения. Условие устойчивого равновесия тела, плавающего в полностью погруженном состоянии заключаетсяв следующем: центр тяжести тела должен находиться ниже центра водоизмещения. Устойчивость равновесия тел, плавающих на поверхности жидкости, здесь не рассматривается.
12. Расчет толщины стенки трубы резервуаров
Для расчета толщины стенки δ используем условие равенства разрывающих сил и сил сопротивления
Рассмотрим кольцевой элемент длинной L, диаметром d, и с толщиной стенки δ, находящийся под действием избыточного давления Р.
- макс давление жидкости в трубопроводе [Па]
d – внутр диаметр трубопровода [м]
- отклонение диаметра трубопровода
- доп напряжение разрыва материала
– коэф, учитывающий степень разнотолщинности материала (0,85…0,95)
13. Равновесие жидкости при равномерно ускоренном прямолинейном движении сосуда.
Примером может быть равновесие жидкости в цистерне, движущейся с некоторым ускорением а. В этом случае на жидкость будут действовать силы тяжести и сила инерции равномерно укоренного движения цистерны . Тогда равно-
действующая единичная массовая сила определиться как сумма векторов ускорения переносного движения и ускорения свободного падения.
При данных условиях вектор единичной массовой силы переносного движенияа будет направлен в сторону противоположную движению цистерны, ускорение свободного падения g, как всегда ориентировано вертикально вниз, т.е. как показано на рисунке. При движении цистерны начальное положение свободной поверхности жидкости изменится. Новое положение свободной поверхности жидкости, согласно основному условию равновесия жидкости будет направлена перпендикулярно вектору , т.к., равнодействующий вектор массовых сил должен быть направлен по внутренней нормали к свободной поверхности жидкости. Наклон свободной поверхности жидкости к горизонтальной плоскости определяется соотношением ускорений
Выберем некоторую точку М расположенную внутри жидкости на глубине под уровнем свободной поверхности (расстояние до свободной поверхности жидкости измеряется по нормали к этой поверхности). В точке М выделим малую площадку параллельную свободной поверхности жидкости. Тогда уравнение равновесия жидкости запишется в следующем виде:
Величину заменим эквивалентной величиной , где h-погружение точки М под уровень свободной поверхности жидкости (измеряется по вертикали). Эти две величины
одинаковы, т.к. . После этих преобразований уравнение равновесия
жидкости в цистерне примет привычный вид, соответствующий записи основного закона гидростатики:
Таким образом, давление в любой точке жидкости будет зависеть только от положения этой точки относительно уровня свободной поверхности жидкости. Поверхности равного давления будут параллельны свободной поверхности жидкости, и иметь такой же уклон
14. Равновесие жидкости в равномерно вращающемся сосуде.
Свободная поверхность жидкости, залитой в цилиндрический сосуд и находящейся под действием сил тяжести примет форму горизонтальной плоскости на некотором уровне относительно дна сосуда. После того как мы приведём сосуд во вращение вокруг его вертикальной оси с некоторой постоянной угловой скоростью со = const, начальный уровень свободной поверхности жидкости изменится: в центре сосуда он понизится, а по краям сосуда повысится. При этом форма свободной поверхности примет явно вид криволинейной поверхности вращения. Это явление объясняется тем, что при вращении сосуда вокруг своей оси жидкость в нём будет испытывать ускорение переносного движения направленное в сторону стенок сосуда. Поскольку равнодействующая двух сил: силы тяжести и центробежной силы должна быть направлена по нормали к свободной поверхности жидкости в каждой точке поверхности, то эта равнодействующая будет иметь, как быль сказано выше, две составляющие соответственно силу тяжести, направленную вертикально вниз и центробежную, направленную в горизонтальной плоскости. В каждой точке свободной поверхности жидкости АОВ вектор углового ускорения будет направлен под некоторым углома по отношению к касательной плоскости, проходящей через данную точку свободной поверхности.
Отсюда: В центре на оси вращения, на расстоянии от дна сосуда будет расположена самая низкая точка свободной поверхности жидкости, т.е.
Отсюда: свободная поверхность жидкости находящейся в равномерно вращающемся вокруг его вертикальной оси сосуде будет иметь вид параболоида вращения (кривая АОВ-парабола). Выберем любую точку жидкости на глубине под свободной поверхностью h(в частности точка находится на дне сосуда), тогда давление в ней будет равно:
Этот вывод можно распространить и на более сложные случаи вращения сосуда, наклоняя ось его вращения под углом к горизонту; результат получим тот же, что подтверждает универсальность формулы основного уравнения гидростатики.