Учреждение Образования

«Минский государственный высший авиационный колледж»

Факультет гражданской авиации

Кафедра «Техническая эксплуатация воздушных судов и

двигателей»

Курсовая работа

по дисциплине

«Гидравлика»

Выполнил студент Принял преподаватель

группы М 208 А.Н. Никончук

Литвинович А.В.

№ по журналу - 10

2011 г.

Оглавление:

1.Введение…………………………………………………………..3стр.

2. Теоретическая часть……………………………………………..4стр.

3. Практическая часть……………………………………………....8стр.

4.Список литературы………………………………………………21стр.

Введение.

Гидравлика – наука, изучающая законы равновесия и движения различных жидкостей и методы применения этих законов для решения практических задач. Законы гидравлики используются при проектировании гидросистем автомобиля и двигателя, изучении явлений в процессе наполнения в цилиндрах двигателя и при истечении топлива в карбюраторе.

Гидравлика состоит из двух основных частей: гидростатики, изучающей законы равновесия жидкостей, и гидродинамики, изучающей законы движения жидкостей.

Данная курсовая работа выполняется с целью закрепления знаний, полученных при самостоятельном изучении дисциплины «Гидравлика», и приобретения практического применения этих знаний для решения инженерных задач.

Курсовая работа делится на две части: теоретическую и практическую. В теоретической части рассмотрены две темы:

1. Уравнение Бернулли для потока реальной (вязкой) жидкости.

2. Жиклер.

. В практической части предусматривается решение задач по следующим темам:

– определение давления в покоящейся жидкости;

– определение силы давления жидкости на плоские стенки;

– определение силы давления жидкости на криволинейные поверхности;

- относительный покой жидкости;

- решение задач с применением закона Архимеда;

– определение расхода при истечении жидкости через отверстия и насадки;

– применение уравнения Бернулли для решения задач механики.

Справочные данные, необходимые для решения задач, приведены в справочной литературе.

Курсовая работа выполнена после тщательного изучения, указанных выше тем, по перечисленной использованной литературе.

1.Теоретическая часть:

Основные свойства капельных жидкостей. 

В понятие «жидкость» включают все тела, для которых свойственна текучесть, т.е способность сильно изменять свою форму под действием сколь угодно малых сил. В это понятие включают как жидкости обычные, называемые капельными, так и газы. Важной особенностью капельных жидкостей является то, что они ничтожно мало изменяют свой объем при изменении давления. Газы же обладают большой сжимаемостью. Несмотря на это различие, законы движения капельных жидкостей и газов при определенных условиях можно считать одинаковыми. Основным из этих условий является малая скорость течения газа по сравнению со скоростью распространения в нем звука. В дальнейшем под термином «жидкость» - будем понимать капельную жидкость.

В 1663 г. французский физик Б. Паскаль опубликовал закон о передаче внешнего давления в жидкости, который до сих пор именуется законом Паскаля. По этому закону всякое изменение давления в какой-либо точке покоящейся капельной жидкости, не нарушающее ее равновесия, передается в другие точки без изменения. Следовательно, если к поршню с площадью днища а в  заполненном жидкостью закрытом сосуде приложить силу Р,  то она уравновесится силой давления жидкости р = P/а на этот поршень и по закону Паскаля будет действовать в любой точке и на поверхности сосуда. Жидкости характеризуются следующими физическими свойствами: плотностью, удельным весом, удельным объемом, сжимаемостью, вязкостью.

Плотностью ρ (кг/м3) называют массу жидкости, заключенной в единице объема:

Для дистиллированной воды при 4 °С ? = 1000 кг/м3. Удельным весом γ (Н/м3) называют вес единицы объема жидкости:

Для дистиллированной воды при 4°С  γ = 9806 Н/м3.  Удельным объемом  v (м3/кг) жидкости называют объем, зани­маемый единицей массы жидкости:

Сжимаемость (объемная упругость) жидкости характеризует­ся коэффициентом сжимаемости ∆v. Отношение относительного изменения объема жидкости ∆v/v— к  изменению давления ∆p и называется коэффициентом сжимаемости (объемного сжатия)

Знак «минус» в формуле обусловлен тем, что положительно­му приращению давления р соответствует отрицательное прира­щение, т.е. уменьшение объема v. При изменении давления до 500 атм (49 МПа) коэффициент ?v  для воды практически постоянен и равен 4,9 • 10-10 м2/Н. Вязкость — это свойство жидкости оказывать сопротивление относительному  движению (сдвигу) слоев жидкости. Динамическая вязкость ? показывает, какую работу на единицу объемного расхода надо совершить для преодоления сил внутреннего трения. Единицей динамической вязкости является Па • с:

В практических расчетах часто пользуются кинематической вязкостью v (м2/с):

Вязкость  капельных жидкостей уменьшается при увеличении температуры. Дня упрощения теоретических исследований и выводов Л. Эйлер ввел понятие «идеальная жидкость» — воображаемая  жидкость, которая абсолютно подвижна, несжимаема и не обладает вязкостью, т.е. при движении в ней не возникают силы внутреннего трения.  В гидродинамике изучаются явления в движущейся жидкости. Под потоком жидкости понимают движущуюся массу жидкости, полностью или частично ограниченную поверхностями. Поверхности раздела могут быть твердыми или образованными самой жидкостью на границе раздела фаз. Из-за сложности учета влияния всех факторов при движении потока действительное движение жидкости заменяют упрощенной моделью. В основе изучения гидродинамики лежит так называемая струйчатая модель движения. Эта схема предполагает, что поток жидкости со­стоит из бесконечно большого числа элементарных струек. Живым сечением потока называется площадь сечения потока, проведенного перпендикулярно к направлению линий тока и ограниченного его внешним контуром. Площадь живого сечения потока равна сумме площадей живых сечений элементарных струек.  Расходом называется количество жидкости, протекающей через живое сечение потока в единицу времени.  Различают:

объемный (Q) :    

массовый (Qm) : 

весовой (G)          

расходы жидкости. Где V— объем жидкости; m — масса жидкости; τ — время.

Объемный расход потока с живым сечением F определим с использованием понятия средней скорости потока wcp:

Средняя скорость — это условная скорость потока, которая считается одинаковой для всех частиц данного сечения, но по­добрана так, что расход, определенный по ее значению, равен истинному значению расхода. Если несжимаемая жидкость движется без разрывов, то при установившемся движении объемный расход для всех живых се­чений потока постоянен, т.е. можно записать, что вдоль потока

Это уравнение называют уравнением неразрывности потока, оно является первым основным уравнением гидродинамики. Из него следует, что средние скорости обратно пропорциональны площадям соответствующих живых сечений потока. Уравнение Бернулли является вторым основным уравнением гидродинамики, которое устанавливает связь между скоростью и давлением в потоке жидкости. Для потока реальной вязкой жидкости уравнение Бернулли, написанное для двух произвольно взятых сечений 1 и 2 по ходу потока, имеет следующий вид:

где р - гидромеханическое давление (или просто давление);α— безразмерный коэффициент Кориолиса, учитывающий неравно­мерность распределения скоростей по сечению потока жидко­сти. При течении в круглой трубе α = 1,05... 1,1 для турбулентного движения и α = 2 — для ламинарного;  ρw2-динамическое давление; pgz — весовое давление; z — высота расположения центра тяжести принятого сечения, отсчитанная от произвольной горизонтальной плоскости сравнения;  - потери энергии по тока на преодоление сопротивлений на рассматриваемом участке 1-2. Энергетический смысл уравнения Бернулли заключается в том, что оно выражает закон сохранения механической энергии в жидкости. В 1883 г. английский ученый О. Рейнольдс экспериментально подтвердил существование двух режимов движения реальной жидкости — ламинарного и турбулентного. Ламинарным называется слоистое течение без перемешивания частиц жидкости и без пульсаций скоростей и давления. Турбулентным называется течение, сопровождающееся интенсивным перемешиванием жидкости. Скорость потока, при которой один режим течения переходит в другой, называется критической. Опытным путем установлена связь между диаметром трубы d, в которой движется жидкость с кинематической вязкостью v и критической скоростью wкр:

где k — безразмерный эмпирический коэффициент, который на­зывают критическим числом Рейнольдса:

На практике для круглых труб Reкр = 2300. При Re < Reкр имеет место ламинарный поток, при Re > Reкр — турбулентный. Движение потока в закрытых руслах при полном заполнении поперечного сечения жидкостью называется напорным (напри­мер, движение воды в водопроводных трубах). Напорное движе­ние возникает за счет разности давлений в начале и конце трубо­провода. При движении потока возникают потери напора, свя­занные с потерей части энергии на преодоление гидравлических сопротивлений. Гидравлические потери зависят от режима движения жидкости, формы сечения русла и его изменения, харак­тера поверхности стенок и вязкости жидкости. В гидравлике принят способ выражения гидравлических потерь полного напора в линейных единицах (м) и в единицах давления (Па). Решение многих практических задач гидравлики сводится к нахождению зависимости изменения скорости и давления по длине потока. Для этого используют уравнение Бернулли:

и уравнение постоянства расхода:

Но так как в этих уравнениях три неизвестных (w, р, hп), то для их решения необходимо третье уравнение, кото­рым является зависимость hп=f(w). Суммарные гидравлические потери напора на заданном уча­стке трубопровода равны арифметической сумме местных потерь (сужения, расширения, повороты, задвижки и т.д.) и потерь по длине. Потеря напора в единицах давления выражается формулой

где ξ — суммарный коэффициент местных сопротивлений. Коэффициент местного сопротивления ξ обычно определяют опытным путем. Значения этого коэффициента для различных видов местных сопротивлений приводятся в справочниках по гидравлике.