Гидравлика

Цели и задачи дисциплины

Цели: дать обучаемым студентам знания в области практической инженерной гидромеханики – гидравлики в сочетании с элементами её технических приложений.Привить навыки и обучить методике решения практических задач и постановке исследований гидравлического характера. Задачи: формирование у обучаемого контингента устойчивых знаний и практических навыков в области гидростатики и гидродинамики с учетом взаимосвязи теоретических, экспериментальных и практических прикладных задач, связанных с равновесием (статика) и движением (кинематика) с учетом воздействующих на капельные жидкости внешних сил.

Краткое содержание дисциплины

Физическое строение жидкостей и газов. Основные физические свойства: сжимаемость, текучесть, вязкость, теплоемкость, теплопроводность. Гипотеза сплошности. Два режима движения жидкостей и газов. Неньютоновские жидкости. Термические уравнения состояния. Растворимости газов в жидкостях, кипение, кавитация. Смеси. Особые свойства воды.Два метода описания движения жидкостей и газов. Понятие о линиях и трубках тока. Ускорение жидкой частицы. Расход элементарной струйки и расход через поверхность. Уравнение неразрывности (сплошности) в разных формах. Вихревое и безвихревое (потенциальное) движения.Уравнения движения в напряжениях. Уравнения гидростатики в форме Эйлера и их интегралы. Напряжения сил вязкости , обобщенная гипотеза Ньютона. Уравнение Навье-Стокса для вязкой жидкости. Примеры аналитических решений уравнений Навье-Стокса.Основная формула гидростатики. Определение сил давления покоящейся среды на плоские и криволинейные стенки. Относительный покой (равновесие) жидкости. Относительное равновесие жидкости в ускоренно движущихся резервуарах.Модель идеальной (невязкой) жидкости. Уравнения Эйлера. Баротропные и бароклинные течения. Интегралы уравнения движения жидкости для разных случаев движения.Одномерная модель и приведение к ней плавно изме-няющихся течений напорных и безнапорных потоков. Обобщение уравнения Бернулли для потока вязкой жидкости. Гидравлические сопротивления, их физическая природа и классификация. Структура формул для вычисления потерь удельной энергии (напора). Основная формула равномерного движения. Сопротивления по длине для напорных и безнапорных потоков. Данные о гидравлическом коэффициенте трения. Зоны сопротивления. Наиболее употребительные формулы для гидравлического коэффициента трения. Местные гидравлические сопротивления, основная формула. Зависимость коэффициента местного сопротивления от числа Рейнольдса и геометрических параметров русла. Виды местных сопротивлений. Расчеты одномерных стационарных напорных и безнапорных потоков. Истечение жидкости и газа через отверстия и насадки. Истечение жидкости через «малые» отверстия в тонкой стенке: средняя скорость, расход, траектория струи жидкости; истечение через затопленные отверстия. Особенности истечения через внешний цилиндрический насадок. Насадки других видов. Одномерное неустановившееся движение, основное уравнение, инерционный напор. Случаи малых ускорений и истечение из резервуаров при переменном напоре. Гидравлический удар в трубах, формула Жуковского.

Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

Выпускник должен обладать:

ОПК-8 Способен участвовать в разработке обобщенных вариантов решения проблем, связанных с машиностроительными производствами, выборе оптимальных вариантов прогнозируемых последствий решения на основе их анализа
ОПК-9 Способен участвовать в разработке проектов изделий машиностроения