34

1. Основные определения, краткая история развития науки

Гидравлика – наука, изучающая законы равновесия и движения жидкостей и разрабатывающая методы их применения для решения практических задач.

Гидравлика – наука, разрабатывающая на основе современных знаний экспериментальными и теоретическими методами законы равновесия и движения жидкости, а также использующая их для решения разнообразных вопросов многих областей инженерной практики.

Архимед- трактат (287 – 212 гг. до нашей эры.)«О плавающих телах»,появившийся за 250 лет до нашей эры, где сформулирован закон о выталкивающей силе.

Леонардо да Винчи(1452 – 1519) - работы посвящены вопросам гидростатики, истечению жидкости через отверстия и водосливы, волновым явлениям. Работа -«О движении и измерении воды».

Симон Стевинопределил величину гидростатического давления на плоскую фигуру, объяснил «гидравлический парадокс». Книга Симона Стевина«Начало гидростатики».

Галилео Галилей(1564 – 1620) показал, что сопротивление движению жидкости зависит от скорости движения жидкости и ее плотности (с увеличением скорости и возрастанием плотности жидкой среды гидравлические сопротивления возрастают). Трактат Галилея«О телах, находящихся в воде, и о тех, которые в ней движутся».

Э. Торричелли(1608 – 1647) предложил формулу для расчета скорости истечения жидкости из отверстий.

Б. Паскаль (1623 – 1662) известен как автор закона о сообщающихся сосудах.

И. Ньютон(1643 – 1727) предложил гипотезу о внутреннем трении в вязкой жидкости.

Даниил Бернулли(1700–1782) иЛеонард Эйлер (1707 – 1783) - члены Петербургской Академии наук. Заложили основы гидравлики как науки. Они разработали фундаментальные уравнения гидравлики и обобщили известные до этого сведения по отдельным ее разделам.

Академик Даниил Бернулли- труд«Гидродинамика» (1738 г.). Получил широко известное уравнение, устанавливающее связь между давлением в некоторой точке пространства, занятого жидкостью, скоростью движения жидкости в той же точке и высотным положением этой точки, являющееся основным уравнением гидродинамики.

Академик Эйлерв сочинении«Общие принципы движения жидкости»(1755 г.) вывел дифференциальные уравнения равновесия и движения жидкостей, дав общее решение задачи. Из дифференциальных уравнений Эйлера легко может быть получено и уравнение Бернулли, являющееся частным решением этих уравнений.

Гидравлика к концу ХVIIIвека накопила значительный объем знаний благодаря работамЖ. Д. Д’Аламбера(1717 - 1783),Ж. Л. Лагранжа(1736 - 1813),П.С. Лапласа(1749 - 1827).А. Шези (1718 – 1798) - автор метода моделирования потоков.

Развитие гидравлики в ХIХ векеотмечено многочисленными исследованиями как общетеоретического, так и прикладного характера. крупнейших ученых:А. Сен-Венана, А. Дарси, Ю. Вейсбаха, О. Рейнольдса, А. Базена, И.С. Громека, Н.Е. Жуковского, Н.П. Петрова.

В ХХ векев нашей стране в строительной гидравлике большое признание получили работыН.М. Бернадского, А.М. Великанова, Н.Н. Павловскогои др.

В гидравлике применяются различные технические методы и приемы исследования и решения задач среди которых необходимо отметить:

• метод бесконечно малых величин;

- метод конечных объемов (средних величин);

• метод аналогий;

• метод анализа размерностей;

• статистический метод;

• экспериментальный метод.

Метод бесконечно малых величин положен в основу классической гидромеханики и базируется на понятии о жидкости, как о некоторой непрерывной, сплошной среде (континууме), допускающей неограниченную делимость ее материальных частичек вплоть до размеров математической точки.

Под «идеальной» жидкостью подразумевают такую воображаемую жидкость, которой присущи:

• абсолютное отсутствие сжимаемости;

• абсолютное отсутствие сопротивления разрыву;

• абсолютная текучесть или полное отсутствие вязкости.

Метод конечных объемов (средних величин)применяется в гидравлике, когда не требуется знать точную картину состояния движения каждой частицы жидкости, когда достаточно бывает ограничиться знанием средних по некоторому объему или поверхности значений той или иной величины. Например, для вычисления такой важной величины, как расход, вводится понятие средней по сечению скорости движения жидкости.