Дисципліні «Течії в’язкої рідини у трубах і каналах»

-

Містять рекомендації з виконання самостійної роботи,

її варіанти й короткий довідковий матеріал

по дисципліні «Течії в’язкої рідини у трубах і каналах» для

студентів денний і заочної форм навчання

Склали:: В.І. Ремень, доц.

О.В.Епифанова, доц.

Отв. за випуск Ю.І. Осенін, проф.

Рецензент В. М. Буряк, доц.

У навчальні плани спеціальності «Гідроаеродинаміка» уведена дисципліна «Течії в’язкої рідини у трубах і каналах»

Ціль викладання дисципліни: вивчення студентами законів руху й рівноваги рідин і способів їх застосування для розв'язку конкретних технічних завдань.

Завдання вивчення дисципліни:

У результаті вивчення дисципліни студент повинен:

Знати: основні закони руху й рівноваги рідин і методи розрахунків їх характеристик

Уміти: проводити гідравлічні розрахунки різних технічних пристроїв у статиці й динаміку, розрахувати тиск і сили тиску в спочиваючій рідині, зробити гідравлічний розрахунки простих і складних трубопроводів.

Мати вистава: про методи розрахунків нестаціонарного руху рідини.

В основу даних методичних вказівок покладена типова програма, робоча навчальна програма курсу «Течії в’язкої рідини у трубах і каналах», розроблені кафедрою «Гідрогазодинаміка» Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля.

Вивчення дисципліни «Течії в’язкої рідини у трубах і каналах» базується на відомостях, що викладаються в дисциплінах «Фізика», «Теоретична механіка» і «Аэрогидромеханика».

Основним методом вивчення даної дисципліни студентами денної форми навчання є самостійна робота, що включає наступні елементи:

вивчення матеріалу по підручниках, навчальних посібниках, спеціальній технічній літературі;

підготовки й виконання лабораторних робіт і практичних занять,

проведених у відповідність із навчальним графіком;

виконання індивідуального завдання.

Під час вивчення дисципліни студент повинен знати наступні питання:

Фізичні властивості рідини. Тиск, його властивості. Рівняння рівноваги Эйлера й методи їх інтегрування. Основне рівняння гідростатики. Сили тиску на плоскі й криволінійні поверхні. Відносний спокій.

Основи гідродинаміки рідини. Рівняння Бернуллі. Рівняння руху Эйлера і їх інтегрування. Режими руху рідини. Поняття про втрати енергії. Формула Пуазейля. Турбулентний плин рідини. Гідравлічний розрахунки простих і складних трубопроводів.

Витікання рідини через отвори й насадки. Взаємодії струменя з перешкодою. Гідравлічний удар.

Ціль самостійної роботи – закріплення лекційного матеріалу, підготовка до лекцій, практичних і лабораторних занять, придбання навичок у розв'язку конкретних інженерних завдань.

Ціль виконання індивідуального завдання – придбання навичок у практичних розрахунках по гідравліці шляхом розв'язку конкретного гідравлічного завдання.

Зміст індивідуального завдання:

По заданій гідравлічній схемі необхідно визначити тиску й сили тиску, що діють на окремі її елементи, розрахувати кінематичні характеристики при русі рідини по трубопроводах.

Робота складена у вигляді комплексного завдання, для розв'язку якої потрібне попереднє вивчення більшості розділів курсу. У той же час зміст завдання дозволяє приступитися до виконання етапів курсової роботи з мері вивчення окремих розділів дисципліни. Варіант завдання видається викладачем залежно від номера групи й порядкового номера студента в журналі. Індивідуального завдання виконується на ЕОМ на аркушах писального паперу формату А4. Приклади оформлення титульного аркуша наведений наприкінці методичних вказівок. Наприкінці роботи приводиться список використаної літератури.

Завдання № 1

Циліндричний резервуар 1 з напівсферичними верхньої й нижньої кришками радіусом R, має бічний люк, що перебуває на відстані H₀ від вільної поверхні рідини та закритий напівсферичний кришкою діаметром dк. Цей резервуар з’єднано з резервуаром 2 складним трубопроводом, що полягає із окремих ділянок простих, виготовлених зі старих сталевих труб й мають довжини l₁… l₃ і діаметри d_1…d₃ відповідно з коефіцієнтами опору засувок ξ _1… ξ₃. Вода під напором H₀ і тиском повітря на вільній поверхні p_м перетікає з резервуара 1 у резервуар 2, а з нього при постійному напорі H₃ через циліндричний насадок діаметром d_н випливає в атмосферу, ударяючись про напівсферичну перешкоду 3.

Використовуючи дані таблиці 1, визначити:

1. Сили тиску на верхню, нижню й бічні кришки резервуара 1.
2. Тиск на вході в трубопровід l₁ при закритій засувці ξ₁.
3. Побудувати епюри гідростатичного тиску на внутрішні поверхні резервуара 1.
4. Величину витрати води, що надходить у резервуар 2 і в кожному трубопроводі окремо.
5. Діаметр насадка d_н постійний рівень, що забезпечує напір H₃ у резервуарі 2.
6. Силу взаємодії між струменем, що випливає з насадка, і перешкодою 3.
7. Підвищення тиску в трубопроводі l₁ при миттєвім закритті засувки ξ₁, прийнявши товщину трубопроводу δ =0,05 d₁.
8. Побудувати п'єзометричну лінію для трубопроводу l₁.

Таблиця 1.

Вихідні дані до завдання 1.