Учебное пособие. — Ростов н/Д.: Ростовский государственный
университет путей сообщения, 2009. — 191 с.
В работе изложены основные понятия и законы гидромеханики и газовой
динамики, основы теории пограничного слоя, а также специальные
вопросы, связанные с движением двухфазных потоков.
Предназначена для студентов специальности 330200/280202 "Инженерная защита окружающей среды" и теплоэнергетиков при изучении дисциплин соответственно "Гидравлика" и "Гидрогазодинамика", а также может быть использована студентами других специальностей при изучении гидравлических вопросов. Равновесие жидкости.
Жидкость и её свойства.
Силы, действующие в жидкости.
Гидростатическое давление и его свойства.
Функциональные преобразования гидростатического давления.
Дифференциальные уравнения равновесия жидкости Л. Эйлера.
Основные понятия о движении жидкости.
Виды движения жидкости.
Кинематические элементы.
Дифференциальное уравнение линии тока.
Уравнение постоянства расхода в гидравлической форме.
Основные уравнения движения жидкости.
Дифференциальное уравнение неразрывности Л. Эйлера.
Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости, предложенные Л. Эйлером.
Уравнение Д. Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости.
Геометрическая интерпретация уравнения Д. Бернулли.
Физическая или энергетическая интерпретация уравнения Д. Бернулли.
Уравнение Д. Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости.
Уравнение Д. Бернулли для потока реальной жидкости.
Практическое применение уравнения Д. Бернулли.
Трубчатый расходомер Вентури.
Шайбовые расходомеры.
Водоструйные насосы (эжекторы).
Основы теории гидравлических сопротивлений.
Режимы течения жидкости.
Основное уравнение равномерного течения жидкости.
Эпюра напряжения трения при равномерном течении жидкости в трубе.
Аналитическое исследование ламинарного течения жидкости.
Расход и средняя скорость при ламинарном течении жидкости в трубе.
Общая формула потерь напора на прямом участке трубы. Формула Дарси.
Турбулентное течение жидкости. Мгновенные, осредненные скорости и пульсации. Пограничный слой.
Напряжение трения при турбулентном течении жидкости.
Закон распределения скоростей по сечению трубы при турбулентном течении.
Виды шероховатости труб.
Экспериментальное определение коэффициента гидравлического трения.
Зоны гидравлических сопротивлений. График Зегжда-Никурадзе.
Формулы потери напора на прямом участке при турбулентном течении жидкости (Водопроводные формулы).
Местные гидравлические сопротивления.
Экспериментальное определение коэффициентов местных сопротивлений.
Движение жидкости по трубам.
Классификация труб.
Расчеты простых трубопроводов.
Всасывающий трубопровод насосных установок.
Расчет последовательно соединенных труб.
Расчет самотечных груб.
Технико—экономический расчет длинных трубопроводов.
Расчеты сложных трубопроводов.
Параллельное соединение труб.
Трубопроводы с переменной раздачей по длине.
Увязка гидравлических кольцевых сетей.
Гидравлический удар в трубах. Теорема Н.Е. Жуковского о гидравлическом ударе .
Меры борьбы с гидравлическим ударом.
Вопросы истечения капельной жидкости из отверстий, насадок и через водосливы.
Истечение капельной жидкости при постоянном напоре из малых отверстий.
Опытное определение коэффициентов при истечении капельной жидкости из малого отверстия.
Истечение капельной жидкости из цилиндрического насадка.
График Альтшуля для определения коэффициентов при истечении вязких жидкостей.
Понятие совершенного и полного сжатия.
Истечение капельной жидкости из насадок.
Истечение капельной жидкости из сосудов призматической формы. Определение времени опорожнения резервуара.
Истечение капельной жидкости из больших отверстий
Водосливы.
Прямоугольный водослив с тонкой стенкой.
Треугольный водослив.
Гидравлические струи.
Классификация гидравлических струй.
Структура свободной затопленной струи.
Незатопленные струи.
Наклонные струи.
Основные уравнения кинематики и динамики жидкости.
Уравнения Коши—Гельмгольца о движении жидкой частицы.
Вихревое течение и его кинематические характеристики.
Циркуляция скорости и теорема Стокса о циркуляции скорости.
Дифференциальные уравнения вихревого движения идеальной жидкости И.С. Громеко.
Потенциальное течение. Условия Коши—Римана для потенциального течения.
Потенциал скорости.
Поверхность равного потенциала.
Взаимное расположение поверхности равного потенциала и линии тока.
Функция тока.
Физический смысл функции тока.
Установление аналогии между электрическими и гидродинамическими потенциальными течениями. Метод ЭГДА.
Гидродинамическая сетка потенциальных течений.
Интегратор ЭГДА.
Интегрирование дифференциальных уравнений вихревого движения жидкости. Интегралы Л. Эйлера, Лагранжа, Д. Бернулли.
Дифференциальные уравнения движения вязкой жидкости Навье—Стокса.
Теория подобия.
Виды подобия.
Критерии подобия.
Движение газов.
Уравнение Д. Бернулли для идеального газа.
Различные формы уравнения Д. Бернулли для идеального газа.
Энергетическая интерпретация уравнения Д. Бернулли для газа.
Скорость звука в неподвижном и движущемся газе.
Связь между скоростью звука в неподвижном и движущемся газе. Критическая скорость.
Истечение газа из профилированных отверстий и сопел. Формула Сен—Венана. Отношение максимальной и критической скоростей .
Критерий Маха и безразмерная скорость.
Понятие до— и сверхзвуковых течений.
Газодинамические функции.
Графическое представление газодинамических функций.
Основные типы задач, решаемых с помощью газодинамических функций.
Движение реального газа в трубах.
Распространение малых возмущений в неподвижном и движущемся газе. Конус Маха.
Волны сжатия и волны разрежения.
Распространение конечных возмущений. Скачки уплотнений .
Основное уравнение косого скачка уплотнения.
Изменение параметров на прямом скачке уплотнений.
Уравнение ударной адиабаты Гюгонио.
Совместное рассмотрение уравнений адиабаты Пуассона и ударной адиабаты Гюгонио. Понятие волнового сопротивления.
Обтекание различных тел. Основы теории пограничного слоя.
Линеаризация уравнения Д. Бернулли для газа.
Теорема Н.Е. Жуковского о подъемной силе. Понятие присоединенного вихря.
Геометрические и аэродинамические характеристики профиля.
Обтекание плоской пластины. Пограничный слой.
Методы управления пограничным слоем.
Обтекание шара. Формула Стокса.
Хорошо и плохо обтекаемые тела.
Обтекание тел с криволинейной поверхностью. Отрыв пограничного слоя.
Дифференциальные уравнения Прандтля для пограничного слоя.
Преобразование уравнений Прандтля.
Расчет ламинарного пограничного слоя на пластине с помощью интегральных соотношений. Формула Блазиуса.
Специальные вопросы гидродинамики. Движение двухфазных сред.
Истинные объемная и расходная концентрации.
Скорость витания частицы.
Движение двухфазных потоков на горизонтальных участках труб (пневмо-гидротранспорт).
Гидравлический расчет напорных пульпопроводов золы и шлака.
Структура пароводяных потоков.
Гидравлические сопротивления в трубах при движении пароводяной смеси.
Библиографический список.
Предназначена для студентов специальности 330200/280202 "Инженерная защита окружающей среды" и теплоэнергетиков при изучении дисциплин соответственно "Гидравлика" и "Гидрогазодинамика", а также может быть использована студентами других специальностей при изучении гидравлических вопросов. Равновесие жидкости.
Жидкость и её свойства.
Силы, действующие в жидкости.
Гидростатическое давление и его свойства.
Функциональные преобразования гидростатического давления.
Дифференциальные уравнения равновесия жидкости Л. Эйлера.
Основные понятия о движении жидкости.
Виды движения жидкости.
Кинематические элементы.
Дифференциальное уравнение линии тока.
Уравнение постоянства расхода в гидравлической форме.
Основные уравнения движения жидкости.
Дифференциальное уравнение неразрывности Л. Эйлера.
Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости, предложенные Л. Эйлером.
Уравнение Д. Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости.
Геометрическая интерпретация уравнения Д. Бернулли.
Физическая или энергетическая интерпретация уравнения Д. Бернулли.
Уравнение Д. Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости.
Уравнение Д. Бернулли для потока реальной жидкости.
Практическое применение уравнения Д. Бернулли.
Трубчатый расходомер Вентури.
Шайбовые расходомеры.
Водоструйные насосы (эжекторы).
Основы теории гидравлических сопротивлений.
Режимы течения жидкости.
Основное уравнение равномерного течения жидкости.
Эпюра напряжения трения при равномерном течении жидкости в трубе.
Аналитическое исследование ламинарного течения жидкости.
Расход и средняя скорость при ламинарном течении жидкости в трубе.
Общая формула потерь напора на прямом участке трубы. Формула Дарси.
Турбулентное течение жидкости. Мгновенные, осредненные скорости и пульсации. Пограничный слой.
Напряжение трения при турбулентном течении жидкости.
Закон распределения скоростей по сечению трубы при турбулентном течении.
Виды шероховатости труб.
Экспериментальное определение коэффициента гидравлического трения.
Зоны гидравлических сопротивлений. График Зегжда-Никурадзе.
Формулы потери напора на прямом участке при турбулентном течении жидкости (Водопроводные формулы).
Местные гидравлические сопротивления.
Экспериментальное определение коэффициентов местных сопротивлений.
Движение жидкости по трубам.
Классификация труб.
Расчеты простых трубопроводов.
Всасывающий трубопровод насосных установок.
Расчет последовательно соединенных труб.
Расчет самотечных груб.
Технико—экономический расчет длинных трубопроводов.
Расчеты сложных трубопроводов.
Параллельное соединение труб.
Трубопроводы с переменной раздачей по длине.
Увязка гидравлических кольцевых сетей.
Гидравлический удар в трубах. Теорема Н.Е. Жуковского о гидравлическом ударе .
Меры борьбы с гидравлическим ударом.
Вопросы истечения капельной жидкости из отверстий, насадок и через водосливы.
Истечение капельной жидкости при постоянном напоре из малых отверстий.
Опытное определение коэффициентов при истечении капельной жидкости из малого отверстия.
Истечение капельной жидкости из цилиндрического насадка.
График Альтшуля для определения коэффициентов при истечении вязких жидкостей.
Понятие совершенного и полного сжатия.
Истечение капельной жидкости из насадок.
Истечение капельной жидкости из сосудов призматической формы. Определение времени опорожнения резервуара.
Истечение капельной жидкости из больших отверстий
Водосливы.
Прямоугольный водослив с тонкой стенкой.
Треугольный водослив.
Гидравлические струи.
Классификация гидравлических струй.
Структура свободной затопленной струи.
Незатопленные струи.
Наклонные струи.
Основные уравнения кинематики и динамики жидкости.
Уравнения Коши—Гельмгольца о движении жидкой частицы.
Вихревое течение и его кинематические характеристики.
Циркуляция скорости и теорема Стокса о циркуляции скорости.
Дифференциальные уравнения вихревого движения идеальной жидкости И.С. Громеко.
Потенциальное течение. Условия Коши—Римана для потенциального течения.
Потенциал скорости.
Поверхность равного потенциала.
Взаимное расположение поверхности равного потенциала и линии тока.
Функция тока.
Физический смысл функции тока.
Установление аналогии между электрическими и гидродинамическими потенциальными течениями. Метод ЭГДА.
Гидродинамическая сетка потенциальных течений.
Интегратор ЭГДА.
Интегрирование дифференциальных уравнений вихревого движения жидкости. Интегралы Л. Эйлера, Лагранжа, Д. Бернулли.
Дифференциальные уравнения движения вязкой жидкости Навье—Стокса.
Теория подобия.
Виды подобия.
Критерии подобия.
Движение газов.
Уравнение Д. Бернулли для идеального газа.
Различные формы уравнения Д. Бернулли для идеального газа.
Энергетическая интерпретация уравнения Д. Бернулли для газа.
Скорость звука в неподвижном и движущемся газе.
Связь между скоростью звука в неподвижном и движущемся газе. Критическая скорость.
Истечение газа из профилированных отверстий и сопел. Формула Сен—Венана. Отношение максимальной и критической скоростей .
Критерий Маха и безразмерная скорость.
Понятие до— и сверхзвуковых течений.
Газодинамические функции.
Графическое представление газодинамических функций.
Основные типы задач, решаемых с помощью газодинамических функций.
Движение реального газа в трубах.
Распространение малых возмущений в неподвижном и движущемся газе. Конус Маха.
Волны сжатия и волны разрежения.
Распространение конечных возмущений. Скачки уплотнений .
Основное уравнение косого скачка уплотнения.
Изменение параметров на прямом скачке уплотнений.
Уравнение ударной адиабаты Гюгонио.
Совместное рассмотрение уравнений адиабаты Пуассона и ударной адиабаты Гюгонио. Понятие волнового сопротивления.
Обтекание различных тел. Основы теории пограничного слоя.
Линеаризация уравнения Д. Бернулли для газа.
Теорема Н.Е. Жуковского о подъемной силе. Понятие присоединенного вихря.
Геометрические и аэродинамические характеристики профиля.
Обтекание плоской пластины. Пограничный слой.
Методы управления пограничным слоем.
Обтекание шара. Формула Стокса.
Хорошо и плохо обтекаемые тела.
Обтекание тел с криволинейной поверхностью. Отрыв пограничного слоя.
Дифференциальные уравнения Прандтля для пограничного слоя.
Преобразование уравнений Прандтля.
Расчет ламинарного пограничного слоя на пластине с помощью интегральных соотношений. Формула Блазиуса.
Специальные вопросы гидродинамики. Движение двухфазных сред.
Истинные объемная и расходная концентрации.
Скорость витания частицы.
Движение двухфазных потоков на горизонтальных участках труб (пневмо-гидротранспорт).
Гидравлический расчет напорных пульпопроводов золы и шлака.
Структура пароводяных потоков.
Гидравлические сопротивления в трубах при движении пароводяной смеси.
Библиографический список.