Общие сведения. 1 Требования к оформлению. 4

1 2 3 4 5 6 7

Содержание

Введение…………………………………………………………………….…….4

1 Требования к оформлению…………………………………….........................4

2 Общие сведения………………………………………………..........................5

2.1 Физические свойства жидкостей……………………………………………5

2.2 Гидростатика……………………………………..…………………………..7

2.2.1 Гидростатическое давление…………………………………………..…...7

2.2.2 Сила гидростатического давления на плоскую и криволинейную поверхность………………………………………………………………………8

2.3 Основы гидродинамики…………………………………………………….10

2.3.1 Основы кинематики потока жидкости…………………………………..10

2.3.2 Уравнение Д. Бернулли без учета потерь энергии……………………..11

2.3.3 Режимы движения жидкости…………………………………………….12

2.3.4 Уравнение Д. Бернулли с учетом потерь энергии……………………...16

2.4 Истечение жидкости из отверстий и насадков…………………………...16

3 Задания к расчетно-графической и контрольной работе…………………..18

4 Пример решения задач……………………………………………………….49

Список использованных источников………………………………………….59

Приложение А …………………………………………………………….…..60

Приложение Б …………………………………………………………….…..61

Приложение В …………………………………………………………….…..65

Введение

Методические указания составлены по программе Дисциплины «Гидравлика» и предназначены для студентов специальностей 190601.65 «Автомобили и автомобильное хозяйство», 270105 «Городское строительство и хозяйство», 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».

Методические указания соответствуют содержанию основной учебной литературы, используемой при обучении студентов по указанным специальностям.

Требования к выполнению и оформлению работы

Расчетно-графическая (контрольная) работа выполняется на формате А4, оформляется в соответствии с СТП 101-00 и подшивается в папку.

При выполнении работы и ее оформлении необходимо придерживаться следующих правил:

1) Перед решением каждой задачи необходимо привести полностью ее условие без сокращений.

2) Следует придерживаться той последовательности при решении задач, в которой они даны в задании, строго соблюдая при этом нумерацию задач, которые указаны в задании.

3) В работу должны быть включены все задачи, указанные в задании по своему варианту. Не допускается замена задач задания другими. Работы, содержащие не все задания, а также, содержащие задачи не своего варианта, не зачитываются.

4) Решения задач должны сопровождаться развернутыми пояснениями; нужно привести в общем виде все используемые формулы с объяснением употребляемых обозначений; объяснить и мотивировать все действия по ходу решения; сделать необходимые чертежи, схемы, графики, поясняющие рисунки.

5)Если вычисления, выполняемые при решении задач, приближенные, то следует придерживаться правил приближенных вычислений.

6) После получения прорецензированной не зачтенной работы студент должен исправить все отмеченные рецензентом ошибки и недочеты, выполнить все рекомендации рецензента.

Приложение В

(справочное)

Положение центра тяжести некоторых фигур и формулы моментов инерции I₀ относительно оси, проходящей через центр тяжести

Таблица В.1 - Положение центра тяжести некоторых фигур и формулы моментов инерции I₀ относительно оси, проходящей через центр тяжести

Таблица Б.10 — Объем и площади поверхностей сферы и шара

Общие сведения

2.1 Физические свойства жидкостей

Основными физическими свойствами жидкостей являются: плотность, удельный вес, сжимаемость, упругость, температурное расширение, вязкость, поверхностное натяжение и др.

Плотность , кг/м³ - масса жидкости в единице объема.

(2.1)

где m — масса жидкости, кг;

V — объем жидкости, м³.

Значения плотности некоторых жидкостей приведены в приложении А.

(2.2)

где G - вес, рассматриваемого объема жидкости, Н;

V - объем жидкости, м3.

Поскольку вес тела

(2.3)

где g - ускорение свободного падения, то подставляя (2.3) в (2.2) получим взаимосвязь между удельным весом и плотностью:

(2.4)

Сжимаемость жидкости - это ее свойство изменять свой объем под действием давления, характеризующийся коэффициентом объемного сжатия β_р, Па^-1, который представляет собой относительное изменение объема, приходящееся на единицу давления.

(2.5)

где dp - изменение давления.

Упругость — свойство жидких тел восстанавливать свой объем после прекращения действия внешних сил. Упругость характеризуется модулем объемной упругости Е_о, величина которого обратная коэффициенту объемного сжатия:

(2.6)

Температурное расширение характеризуется коэффициентом температурного расширения β_t град^-1, который представляет собой относительное изменение объема жидкости при изменении температуры на

1 °С, т.е.

(2.7)

На поверхности раздела жидкости и газа действуют силы поверхностного натяжения, стремящиеся придать объему жидкости сферическую форму и вызывающие некоторое дополнительное давление. Однако это давление заметно сказывается лишь при малых объемах жидкости и для сферических объемов (капель), определяется формулой:

(2.8)

где δ - коэффициент полного натяжения жидкости;

τ - радиус сферы.

В трубках малого диаметра поверхностное натяжение вызывает подъем (или опускания) жидкости относительно нормального уровня. Это явление называется капиллярным эффектом.

Вязкость — это свойство жидкости оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) слоев жидкости. При движении жидкости между слоями возникают силы внутреннего трения, которые определяются по закону Ньютона:

(2.9)

при этом касательные напряжения, вызванные силой трения Т, будут равны

(2.10)

или

(2.11)

где du/dn - градиент скорости по нормали;

S — площадь соприкасающихся слоев;

μ - динамический коэффициент вязкости.

Таблица Б.7 - Объем и площади поверхностей цилиндра

Таблица Б. 8 - Объем и площади поверхностей конуса

Таблица Б.9 - Объем и площади поверхностей усеченного конуса

Таблица Б.4 - Объем и плошали поверхностей куба

Таблица Б. 5 - Объем и площади поверхностей пирамиды

Таблица Б.6 — Объем и плошали поверхностей усеченной пирамиды

Вязкость жидкостей с увеличением температуры уменьшается, а с увеличением давления увеличивается.

Свойство вязкости проявляется при движении жидкости, им либо пренебрегают, в этом случае жидкость называют идеальной или невязкой, либо учитывают, тогда говорят о движении реальной жидкости.

2.2 Гидростатика

2.2.1 Гидростатическое давление

Силы, действующие на частицы жидкости, подразделяются на поверхностные и массовые.

К поверхностным силам относятся силы, приложенные к поверхностям, которые ограничивают объем жидкости (силы давления, действующие на свободную поверхность, силы реакции стенок и дна сосуда и т.д.).

К массовым силам относятся силы тяжести и силы инерции. Они характеризуются ускорениями, которые сообщаются каждой частице жидкости. Массовые силы непрерывно распределены по всему объему жидкости.

Сила, действующая на единицу площадки по нормали к поверхности, которая ограничивает бесконечно малый объем внутри покоящейся жидкости, называется гидростатическим давлением.

Гидростатическое давление в любой точке жидкости складывается из давления на её свободную поверхность и давления столба жидкости, высота которого равна расстоянию от этой точки до свободной поверхности:

(2.12)

где р - гидростатическое давление, Па;

р_о- давление на свободную поверхность жидкости, Па;

- плотность жидкости, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

h — высота столба жидкости над данной точкой, м.

Выражение (2.12) называется основным уравнением гидростатики. Из этого уравнения следует, что внешнее давление р_о на свободную поверхность жидкости передается в любую точку жидкости равномерно (закон Паскаля).

Гидростатическое давление называется полным или абсолютным рабе, а величина gh — относительным или, если на свободную поверхность жидкости действует атмосферное давление, избыточным давлением. Таким образом, если давление на свободную поверхность жидкости равно атмосферному, то

(2.13)

Когда абсолютное давление меньше атмосферного, измерительный 1 прибор показывает разряжение (вакуум)

(2.14)

Отрицательное избыточное давление называется вакуумметрическим давлением.

2.2.2 Сила гидростатического давления на плоскую и криволинейную поверхность

Полная сила, действующая на плоскую стенку, равна произведению величины смоченной площади стенки ω на гидростатическое давление в ее центре тяжести:

(2.15)

где h_ц.т. — глубина погружения центра тяжести смоченной части площади поверхности, м;

ω - площадь смоченной части поверхности, м².

В открытом сосуде при р₀=р_а

(2.16)

Точка приложения силы Р называется центром давления, который обычно лежит ниже центра тяжести стенки. Координата центра давления определяется по формуле:

(2.17)