7. Какими приборами измеряют давление жидкости?
8. Какие виды пьезометров существуют? Для чего они предназначены?
9. Чем отличается гидростатический напор от пьезометрического?
Тема 3: Основное уравнение гидростатики. Законы Паскаля, Архимеда, сообщающихся сосудов
Основное уравнение гидростатики.
Закон Паскаля. Гидравлический пресс. Коэффициент полезного действия пресса. Усилие, действующее на поршень гидравлического пресса с учетом коэффициента полезного действия.
Закон Архимеда.
Равновесие жидкости в сообщающихся сосудах. Однородная жидкость. Поверхность раздела однородных жидкостей. Высоты двух разнородных жидкостей над поверхностью раздела при одинаковых давлениях на свободной поверхностью при одинаковом давлении на свободной поверхности. Высоты двух однородных жидкостей над поверхностью раздела при одинаковых давлениях на свободной поверхностью при одинаковом давлении на свободной поверхности. Высоты двух разнородных жидкостей над поверхностью раздела при разных давлениях на свободной поверхностью при одинаковом давлении на свободной поверхности. Высоты двух однородных жидкостей над поверхностью раздела при разных давлениях на свободной поверхностью при одинаковом давлении на свободной поверхности.
Диаграмма распределения давления (эпюра давления). Эпюра избыточного давления на плоскую вертикальную поверхность. Эпюра абсолютного давления на плоскую вертикальную поверхность.
При изучении материала этой темы необходимо усвоить, что манометрическое (избыточное) давление в двух точках пропорционально глубине погружения точек под уровень. Изучить правило построения эпюры давления. Знать отличие эпюры избыточного давления на плоскую вертикальную поверхность от эпюры избыточного давления на плоскую наклонную поверхность.
Контрольные вопросы
1. Запишите основное уравнение гидростатики.
2. Как формулируется закон Паскаля и какова его связь с основным уравнением гидростатики?.
3. Приведите пример гидравлической установки, действие которой основано на законе Паскаля.
4. Как формулируется закон Архимеда.
5. Как устанавливается поверхность равного даления в сообщающихся сосудах сразнородными жидкостями?
6. Как строится эпюра давления жидкости на плоскую стенку?
7. Какой вид имеет эпюра избыточного гидростатического давления для случая наклонной стенки?
Тема 4: Действие жидкости на ограждающие ее поверхности
Давление жидкости на плоскую горизонтальную поверхность. Величина силы гидростатического давления на плоскую горизонтальную поверхность. Точка приложения силы гидростатического давления на плоскую горизонтальную поверхность. Гидростатический парадокс.
Величина силы гидростатического давления на произвольно ориентированную плоскую поверхность. Точка приложения силы гидростатического давления на произвольно ориентированную плоскую поверхность. Центр тяжести смоченной поверхности. Центр давления. Эксцентриситет. Линия уреза.
Величина суммарной (результирующей) силы гидростатического давления на плоскую вертикальную поверхность при действии нескольких разнородных жидкостей. Точка приложения суммарной силы гидростатического давления на плоскую вертикальную поверхность при действии нескольких разнородных жидкостей.
Величина силы гидростатического давления на криволинейную поверхность. Величина горизонтальной составляющей силы гидростатического давления на криволинейную поверхность. Линия действия горизонтальной составляющей силы гидростатического давления на криволинейную поверхность. Величина вертикальной составляющей силы гидростатического давления на криволинейную поверхность. Тело давления. Пьезометрическая плоскость. Теорема Гюльдена. Линия действия вертикальной составляющей силы гидростатического давления на криволинейную поверхность. Точка приложения силы гидростатического давления на криволинейную поверхность.
При изучении материала этой темы необходимо усвоить, что величина силы гидростатического давления на дно сосуда зависит от плотности жидкости, высоты заполнения сосуда и площади дна сосуда, но не зависит от формы и объема сосуда. Знать, как определяется сила гидростатического давления, действующая на поверхность со стороны газа. Изучить определение вертикальной составляющей силы гидростатического давления, воспринимаемого криволинейной поверхностью, отдельные части которой нависают друг над другом.
Контрольные вопросы
1. В чем суть гидростатического парадокса?
2. Чему равна величина силы гидростатического давления жидкости на плоские горизонтальные поверхности?
3. Чему равна величина силы гидростатического давления жидкости на плоские вертикальные поверхности?
4. Чему равна величина силы гидростатического давления жидкости на плоские наклонные поверхности?
5. Как определить точку приложения силы гидростатического давления на плоскую наклонную стенку?
6. Чему равна величина силы гидростатического давления жидкости на криволинейную поверхность?
7. Как определить точку приложения суммарной силы гидростатического давления на криволинейную поверхность?
8. Что такое центр давления?
9. Что такое эксцентриситет?
10. Почему центр давления всегда находится ниже центра тяжести смоченной поверхности плоской вертикальной стенки?
Тема 5: виды движения жидкости. Основные гидродинамические понятия. Уравнение сохранения расхода
Предмет гидродинамики, основные задачи гидродинамики.
Установившееся, неустановившееся, равномерное, неравномерное, напорное, безнапорное, сплошное, прерывистое движение жидкости.
Траектория, линия тока, трубка тока, элементарная струйка. Свойства элементарной струйки.
Живое сечение потока.
Объемный расход жидкости. Уравнение сохранения (постоянства) расхода. Массовый расход жидкости. Связь между объемным и массовым расходом. Средняя скорость потока жидкости.
Смоченный периметр.Гидравлический радиус. Эквивалентный диаметр. Соотношение между гидравлическим радиусом и эквивалентным диаметром.
При изучении материала этой темы необходимо усвоить, что средняя скорость потока – это фиктивная скорость, заменяющая в инженерных расчетах распределение скоростей по сечению канала в случае движения реальной жидкости. Знать зависимость эквивалентного диаметра от формы поперечного сечения канала. Изучить примеры различных видов движения жидкости.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение и приведите примеры основных видов движения жидкости: установившегося и неустановившегося, напорного и безнапорного, равномерного и неравномерного.
2. Что такое линия тока, трубка тока, элементарная струйка?
3. При каких условиях сохраняется постоянство расхода вдоль потока?
4. Что такое местная и средняя скорость?
5. Что такое живое сечение и смоченный периметр?
6. Напишите уравнение сохранения расхода.
7. Как определить соотношение диаметров и скоростей в трубопроводах?
Тема 6: Уравнение Бернулли для идеальной и реальной жидкостей
Удельная энергия. Закон сохранения удельной энергии вдоль потока жидкости. Уравнение Бернулли для потока идеальной жидкости. Геометрическая интерпретация уравнения Бернулли. Скоростной напор. Энергетическая интерпретация уравнения Бернулли. Удельная потенциальная энергия положения. Удельная потенциальная энергия давления. Удельная потенциальная энергия. Удельная кинетическая энергия.
Уравнение Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости. Потерянный напор между вышерасположенным и нижерасположенным по потоку сечениям.
Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости. Коэффициент Кориолиса. Физический смысл коэффициента Кориолиса.
Напорная линия. Гидравлический уклон. Пьезометрическая линия. Пьезометрический уклон.
При изучении материала этой темы необходимо усвоить, что гидравлический уклон всегда положителен.. Знать составляющие удельной потенциальной энергии. Изучить правила выбора сечений и плоскости сравнения при записи уравнения Бернулли.
Контрольные вопросы
1. Запишите уравнение Бернулли для идеальной жидкости.
2. Какую жидкость называют идеальной?
3. Запишите уравнение Бернулли для реальной жидкости.
4. Приведите основные отличия в записи уравнения Бернулли для идеальной жидкости и реальной жидкости.
5. Что такое полный, пьезометрический и скоростной напоры?
6. Объясните физический смысл коэффициента Кориолиса.
7. Какие значения принимает коэффициент Кориолиса?
8. Объясните смысл понятий: пьезометрический и гидравлический уклон.
9. .Может ли быть отрицательным пьезометрический уклон, гидравлический уклон?
10. Когда линии полного и пьезометрического напоров параллельны друг другу?
11. Каковы причины возникновения потерь напора при движении реальной жидкости?
Тема 7: Режимы движения жидкости. Понятие о гидравлически гладких и гидравлически шероховатых трубах
Теория подобия. Критерий гидродинамического подобия. Его физический смысл и размерность.
Ламинарный режим движения жидкости. Эпюра скоростей в поперечном сечении потока при ламинарном режиме движения жидкости.
Турбулентный режим движения жидкости. Эпюра скоростей в поперечном сечении потока при турбулентном режиме движения жидкости.
Критическое число Рейнольдса.
Гидродинамический пограничный слой. Абсолютная шероховатость поверхности канала. Относительная шероховатость поверхности канала. Гидравлически гладкие трубы. Гидравлически шероховатые трубы.
При изучении материала этой темы необходимо усвоить, что при определении числа Рейнольдса в качестве определяющих параметров берутся средняя по сечению потока скорость и эквивалентный диаметр канала. Знать, числовое значение критического числа Рейнольдса. Изучить условия перехода ламинарного режима движения жидкости в турбулентный.