Гидравлика курс лекций

Введение…………………………………………………………………..

7

Глава 1. Гидростатика………………………………………………….

10

1.1. Свойства жидкостей…………………………………………………

10

1.2. Гидростатическое давление и его свойства………………………..

14

1.3. Дифференциальные уравнения равновесия жидкостей (уравнения

Л. Эйлера)………………………………………………………………….

18

1.4. Основное уравнение гидростатики………………………………….

21

1.5. Закон Паскаля…………………………………………………………

22

1.6. Пьезометрическая высота……………………………………………

23

1.7. Напор…………………………………………………………………..

25

1.8. Удельная потенциальная энергия……………………………………

26

1.9. Приборы для измерения давления…………………………………..

27

1.10. Силы давления жидкости на поверхности………………………..

30

1.10.1. Сила давления на плоскую стенку……………………………….

30

1.10.2. Давление жидкости на наклонную поверхность……………….

30

1.10.3. Давление жидкости на криволинейную поверхность………….

33

1.11. Расчет тонкостенных цилиндрических сосудов, подверженных внутреннему давлению……………………………………………………

38

1.12. Закон Архимеда и плавание тел……………………………………

42

1.13. Остойчивость тел……………………………………………………

44

Глава 2. Гидродинамика………………………………………………..

46

2.1. Основные гидродинамические понятия……………………………

48

2.2. Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости (уравнение Эйлера)………………………………………………………..

51

2.3. Дифференциальные уравнения неразрывности движущейся жидкости…………………………………………………………………...

53

2.4. Уравнение неразрывности…………………………………………..

55

2.5. Уравнение установившегося движения элементарной струйки идеальной жидкости (уравнение Д. Бернулли)…………………………

56

2.6. Механическая энергия потока жидкости……………………….......

59

2.7. Уравнение Даниила Бернулли для потока реальной жидкости…..

62

2.8. Примеры практического применения уравнения Д. Бернулли.......

65

2.8.1. Трубы Вентури……………………………………………………...

65

2.8.2. Гидродинамическая трубка Пито………………………………….

67

2.8.3. Гидродинамическая трубка Пито-Прандтля……………………...

69

2.9. Уравнение равномерного движения жидкости. Режимы движения жидкости…………………………………………………………………..

70

2.9.1. Уравнение равномерного движения жидкости…………………

70

2.9.2. Режимы движения вязкой жидкости………………………………

70

2.9.2. Шероховатость внутренней поверхности трубопроводов………

72

2.9.4. Ламинарный режим движения………….…………………………

74

2.9.5. Турбулентный режим движения…………………………………

77

2.10. Классификация потерь напора……………………………………..

81

2.11. Местные сопротивления трубопроводов……………..…………..

85

2.12. Основы расчета трубопроводов. Типы трубопроводов и их классификация…………………………………………………………….

89

2.12.1. Типы трубопроводов и их классификация………………………

89

2.12.2. Методика расчета простого трубопровода………………………

90

2.12.3. Расчет гидравлически коротких трубопроводов………………..

92

2.12.3. Расчет сифонного трубопровода…………………………………

97

2.13. Гидравлический удар в трубопроводах……………………………

100

2.14. Истечение жидкости через отверстия и насадки…......................

103

2.14.1. Истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке….

104

2.14.2. Истечение жидкости через большие отверстия…………………

106

2.14.3. Истечение жидкости при переменном напоре…………………..

107

2.14.4. Истечение жидкости из насадков………………………………..

108

2.15. Гидравлические струи……………………………………………....

113

2.16. Расчет турбин……………………………………………………......

115

2.17. Равномерное движение в открытых руслах……………………....

118

2.18. Водосливы. Классификация водосливов………………………….

122

2.19. Гидравлический расчет отверстий малых мостов и водопропускных дорожных сооружений……………………………….

126

2.20. Гидравлический расчет открытых русел……………………….....

129

2.21. Основы теории гидравлического моделирования………………..

130

2.21.1. Виды подобия. Второй закон Ньютона………………………….

130

2.21.2. Закон Фруда………………………………………………………..

131

2.21.3. Закон Рейнольдса………………………………………………….

133

Глава 3. Гидравлические машины……………………………………

135

3.1. Гидравлические насосы. Назначение насосов и их классификация……………….....................................................................

135

3.2. Основные рабочие параметры насосов……………………….……..

136

3.3. Поршневые насосы………………………………………..…………

144

3.3.1. Классификация поршневых насосов………………………………

144

3.3.2. Характеристика подачи поршневых насосов……………………..

148

3.3.3. Воздушные колпаки……………………………………………….

150

3.3.4. Индикаторная диаграмма работы поршневого насоса…………...

151

3.4. Центробежные насосы………………………………………………..

153

3.4.1. Классификация центробежных насосов…………………………..

153

3.4.2. Движение жидкости в рабочем колесе центробежного насоса...

155

3.4.3. Основное уравнение центробежного насоса……………………..

156

3.4.3. Типы лопаток рабочего колеса и влияние их формы на величину теоретического напора………………………………………..

159

3.4.5. Зависимость между основными рабочими параметрами насоса.

161

3.4.6. Коэффициент быстроходности центробежных насосов…………

162

3.4.7. Явление кавитации………………………………………………....

165

3.4.8. Характеристика центробежных насосов. Выбор насоса………....

167

3.4.9. Параллельная и последовательная работа насосов………………

172

3.5. Осевые (пропеллерные насосы)……………………………………..

176

3.6. Роторные насосы……………………………………………………...

178

3.6.1. Классификация роторных насосов..…….…………………………

178

3.6.2. Шестеренные насосы…………………………………………….....

178

3.6.3.Винтовые насосы……………………………………………………

182

3.7. Пластинчатые насосы………………………………………………...

187

3.8. Роторно-поршневые насосы…………………………………………

190

3.8.1. Радиально-поршневые насосы…………………………………….

190

3.8.2. Аксиально-поршневые насосы…………………………………....

192

3.9. Водоподъемные устройства………………………………………….

195

3.9.1. Гидравлический таран……………………………………………..

195

3.9.2. Водоструйный насос (эжектор)……………………………………

196

3.9.3. Карбюратор…………………………………………………………

198

3.10. Вода – источник тепловой энергии……………………………….

Сущность и особенности электрогидравлического эффекта………….

Приложения……………………………………………………………….

Приложение 1. Соотношение между единицами измерения………….

Приложение 2. Физические свойства воды……………………………..

Приложение 3. Положение центра тяжести плоских фигур и формулы моментов инерции относительно оси, проходящей через центр тяжести……………………………………………………………………..

Приложение 4. Отношение максимальной скорости к среднейи коэффициент Кориолиса при турбулентном течении в трубах……..

Приложение 5. Связь между коэффициентом гидравлического трения λ и коэффициента Шези С………………………………………………...

Приложение 6. Значения коэффициентов местных сопротивлений

трубопроводной арматуры (квадратичная область)…………………….

Приложение 7. Значения коэффициентов местных сопротивлений трубопроводной арматуры (квадратичная область)…………………….

Приложение 8. Эквивалентная шероховатость …………………….

Приложение 9. Зависимость коэффициента расхода μ_р водомера Вентури от числа Рейнольдса (при d₁/d₂ = 0,5)…………………………..