Учебное пособие, Издательство ЮУрГУ, 2010, 100 стр.
В настоящем учебном пособии изложены основы теории гидрогазодинамики.
Приводятся общее описание физических свойств жидкостей и газов и дается понятие гипотезы сплошности среды. Приведен вывод основных уравнений равновесия, а также движения жидкостей и газов, рассмотрены решения уравнений для некоторых частных случаев. Рассмотрены модели идеальной жидкости и идеального газа, часто используемые при решении практических задач гидрогазодинамики. На базе модели одномерного течения анализируются стационарное и нестационарное движение жидкостей и газов в трубопроводах, дается физическое обоснование явления гидравлического удара.
Рассмотрены условия перехода скорости течения газа через критическую скорость звука. Приведен вывод соотношений расчета параметров газа при истечении из объемов при различных перепадах давления.
На примере анализа течений в трубопроводе рассмотрены основы теории подобия и анализа размерностей, используемые, как при проведении экспериментальных исследований, так и при теоретическом решении задач гидрогазодинамики.
Применяемый в пособии математический аппарат основан на материале курса высшей математики для технических вузов. Студент должен владеть навыками применения аппарата дифференциального и интегрального исчисления, дифференциальных уравнений. Предполагается знание студентом общей физики и теоретической механики.
При записи формул в настоящем пособии использованы следующие соглашения: переменные обозначаются, как правило, латинским шрифтом, набранные курсивом*; математические функции и операторы обозначаются буквами латинского алфавита и набираются прямым шрифтом; векторные величины выделяются жирным шрифтом.
Пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика»
Оглавление
Введение
Основные физические свойства жидкостей и газов
Молекулярная структура и особенности жидкого и газообразного состояния среды
Плотность сплошной среды. Объемные свойства жидкостей и газов
Вязкость капельных жидкостей и газов
Скорость звука
Поверхностное натяжение жидкостей
Кипение жидкостей. Кавитация
Статика жидкости и газов
Общие условия равновесия. Основная теорема гидростатики
Основное уравнение гидростатики (уравнение Эйлера)
Равновесие несжимаемой жидкости в поле силы тяжести
Равновесие несжимаемой жидкости в сообщающихся сосудах.
Измерение давления
Силы давления покоящейся жидкости на криволинейные поверхности
Силы давления покоящейся жидкости на плоские поверхности
Относительное равновесие несжимаемой жидкости
Закон Архимеда. Плавание тел
Остойчивость плавающих сил
Равновесие газа в поле силы тяжести
Основы кинематики и динамики жидкости и газа
Основные понятия и определения кинематики жидкости и газа
Уравнение неразрывности
Уравнение Бернулли для трубки тока
Уравнение сохранения количества движения
Условия перехода скорости газа через скорость звука
Основные термодинамические соотношения газовой динамики при адиабатическом течении идеального совершенного газа
Уравнение сохранения энергии
Параметры торможения. Газодинамические функции
Одномерные течения жидкости и газа
Одномерная модель реальных потоков
Уравнение Бернулли для одномерного потока вязкой несжимаемой жидкости
Потери давления на гидравлических сопротивлениях
Структура общих формул для расчета потерь давления
Основы теории подобия и анализа размерностей и их применение для определения сопротивления гидравлического трения
Основные положения теории подобия
Основные положения теории анализа размерностей
Потери на трение при ламинарном течении
Опытные данные о коэффициенте гидравлического трения
Начальный участок течения жидкости в трубах
Местные гидравлические сопротивления
Взаимное влияние местных сопротивлений
Истечение жидкости и газа через отверстия и насадки
Истечение жидкости при постоянном напоре
Истечение жидкости из резервуара при переменном напоре
Истечение газа из объема через отверстие
Расчет трубопроводных систем
Классификация трубопроводов
Расчет простого трубопровода
Расчет сложного трубопровода
Расчет трубопроводов при движении газов
Работа нагнетателя в сети
Прямой гидравлический удар в трубах
Скачки уплотнений при сверхзвуковом течении газов
Возникновение скачков уплотнений
Прямой скачок уплотнений
Косые скачки уплотнения
Скачки конденсации
Понятие пограничного слоя. Обтекание тел вязкой жидкостью
Основные физические представления о пограничном слое. Толщина пограничного слоя и толщина вытеснения
Переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный. Структура турбулентного пограничного слоя
Отрыв пограничного слоя.
Результаты решения уравнений пограничного слоя для отдельных
частных случаев
Сопротивление тел обтекаемых вязкой жидкостью
Движение газа в криволинейных каналах
В настоящем учебном пособии изложены основы теории гидрогазодинамики.
Приводятся общее описание физических свойств жидкостей и газов и дается понятие гипотезы сплошности среды. Приведен вывод основных уравнений равновесия, а также движения жидкостей и газов, рассмотрены решения уравнений для некоторых частных случаев. Рассмотрены модели идеальной жидкости и идеального газа, часто используемые при решении практических задач гидрогазодинамики. На базе модели одномерного течения анализируются стационарное и нестационарное движение жидкостей и газов в трубопроводах, дается физическое обоснование явления гидравлического удара.
Рассмотрены условия перехода скорости течения газа через критическую скорость звука. Приведен вывод соотношений расчета параметров газа при истечении из объемов при различных перепадах давления.
На примере анализа течений в трубопроводе рассмотрены основы теории подобия и анализа размерностей, используемые, как при проведении экспериментальных исследований, так и при теоретическом решении задач гидрогазодинамики.
Применяемый в пособии математический аппарат основан на материале курса высшей математики для технических вузов. Студент должен владеть навыками применения аппарата дифференциального и интегрального исчисления, дифференциальных уравнений. Предполагается знание студентом общей физики и теоретической механики.
При записи формул в настоящем пособии использованы следующие соглашения: переменные обозначаются, как правило, латинским шрифтом, набранные курсивом*; математические функции и операторы обозначаются буквами латинского алфавита и набираются прямым шрифтом; векторные величины выделяются жирным шрифтом.
Пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика»
Оглавление
Введение
Основные физические свойства жидкостей и газов
Молекулярная структура и особенности жидкого и газообразного состояния среды
Плотность сплошной среды. Объемные свойства жидкостей и газов
Вязкость капельных жидкостей и газов
Скорость звука
Поверхностное натяжение жидкостей
Кипение жидкостей. Кавитация
Статика жидкости и газов
Общие условия равновесия. Основная теорема гидростатики
Основное уравнение гидростатики (уравнение Эйлера)
Равновесие несжимаемой жидкости в поле силы тяжести
Равновесие несжимаемой жидкости в сообщающихся сосудах.
Измерение давления
Силы давления покоящейся жидкости на криволинейные поверхности
Силы давления покоящейся жидкости на плоские поверхности
Относительное равновесие несжимаемой жидкости
Закон Архимеда. Плавание тел
Остойчивость плавающих сил
Равновесие газа в поле силы тяжести
Основы кинематики и динамики жидкости и газа
Основные понятия и определения кинематики жидкости и газа
Уравнение неразрывности
Уравнение Бернулли для трубки тока
Уравнение сохранения количества движения
Условия перехода скорости газа через скорость звука
Основные термодинамические соотношения газовой динамики при адиабатическом течении идеального совершенного газа
Уравнение сохранения энергии
Параметры торможения. Газодинамические функции
Одномерные течения жидкости и газа
Одномерная модель реальных потоков
Уравнение Бернулли для одномерного потока вязкой несжимаемой жидкости
Потери давления на гидравлических сопротивлениях
Структура общих формул для расчета потерь давления
Основы теории подобия и анализа размерностей и их применение для определения сопротивления гидравлического трения
Основные положения теории подобия
Основные положения теории анализа размерностей
Потери на трение при ламинарном течении
Опытные данные о коэффициенте гидравлического трения
Начальный участок течения жидкости в трубах
Местные гидравлические сопротивления
Взаимное влияние местных сопротивлений
Истечение жидкости и газа через отверстия и насадки
Истечение жидкости при постоянном напоре
Истечение жидкости из резервуара при переменном напоре
Истечение газа из объема через отверстие
Расчет трубопроводных систем
Классификация трубопроводов
Расчет простого трубопровода
Расчет сложного трубопровода
Расчет трубопроводов при движении газов
Работа нагнетателя в сети
Прямой гидравлический удар в трубах
Скачки уплотнений при сверхзвуковом течении газов
Возникновение скачков уплотнений
Прямой скачок уплотнений
Косые скачки уплотнения
Скачки конденсации
Понятие пограничного слоя. Обтекание тел вязкой жидкостью
Основные физические представления о пограничном слое. Толщина пограничного слоя и толщина вытеснения
Переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный. Структура турбулентного пограничного слоя
Отрыв пограничного слоя.
Результаты решения уравнений пограничного слоя для отдельных
частных случаев
Сопротивление тел обтекаемых вязкой жидкостью
Движение газа в криволинейных каналах