- •1.Основные свойства жидкостей и единицы их измерения.
- •3.Основные свойства гидростатического давления.
- •4.Основное дифференциальное уравнение гидростатики.
- •5.Уравнение поверхности уровня и свойства этой поверхности.
- •6.Основное уравнение гидростатики, его геометрическая и энергетическая интерпретации.
- •7.Абсолютное и избыточное давление, приборы измерения давления.
- •8.Эпюра распределения давления несмешивающихся жидкостей.
- •9.Сила давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности.
- •10.Закон Архимеда.
- •11.Уравнение распределения давления при равновесии газов в поле силы тяжести.
- •12.Практические приложения основного уравнения гидростатики.
- •13.Основные понятия кинематики жидкости и газа.
- •14.Средняя скорость потока жидкости, способ ее определения.
- •15.Уравнение неразрывности движения капельных и газообразных жидкостей.
- •16.Дифференциальные уравнения движения невязкой и вязкой жидкости.
- •17.Уравнение Бернулли для идеальной жидкости.
- •18.Геометрический и энергетический смысл членов уравнения Бернулли для потока вязкой жидкости.
- •20.Уравнение Бернулли для газов.
- •21.Уравнение Бернулли для неустановившегося движения.
- •22.Принцип работы дроссельных приборов и пневмометрических трубок.
- •23.Уравнение изменения количества движения, его практическое значение.
- •24.Методы определения скорости витания частиц.
- •26.Особенности ламинарного и турбулентного движения жидкости в трубах.
- •27.Физический смысл числа Рейнольдса и его практическое значение.
- •29.Потери напора на трение в круглой трубе при ламинарном режиме движения.
- •30.Способ определения начального участка ламинарного течения.
- •31.Расчет потерь напора на трение в трубах некруглого сечения.
- •32.Понятие о средней скорости при турбулентном режиме движения.
- •33.Влияние шероховатости труб на величину потерь напора на трение.
- •35.Касательное напряжение при турбулентном движении жидкости.
- •36.Основные группы местных потерь напора.
- •37.Факторы, влияющие на потери напора при резком изменении сечения напора потока.
- •38.Потери напора при постепенном изменении сечения потока (конфузор, диффузор).
- •40.Классификация трубопроводов при гидравлическом расчете.
- •41.Основные задачи гидравлического расчета простого трубопровода.
- •42,43.Расчеты длинных трубопроводов в квадратичной области сопротивления с использованием обобщенных гидравлических параметров.
- •44,45.Уравнение расчета длинных трубопроводов в неквадратичной области сопротивления.
- •46.Расчет трубопроводов при последовательном соединении длинных труб.
- •47.Уравнение расчеты сложных трубопроводов при параллельном соединении труб.
- •48.Особенности расчета коротких труб при их последовательном соединении.
- •49.Расчет газопроводов при низких перепадах давления.
- •50.Особенности гидравлического расчета газопроводов высокого давления.
- •51.Влияние срока эксплуатации труб на их гидравлическое сопротивление.
- •52.Гидравлический расчет трубопроводов при движении в них двухфазных жидкостей.
- •53.Факторы, влияющие на величину увеличения давления при прямом и непрямом гидравлическом ударе.
- •54.Классификация отверстий при гидравлическом расчете истечения.
- •55.Причина сжатия струи на выходе из малого отверстия.
- •58.Особенности гидравлического расчета истечения жидкости через большие отверстия.
- •59.Чем отличается насадок от трубопровода.
- •60.Причины изменения расхода и скорости при истечении жидкости через насадки по сравнению с истечением через отверстие.
- •61.Типы насадок, их применение.
- •62.Схема свободной затопленной струи, ее расчет.
- •63.Основные режимы разрушения незатопленной струи.
- •64.Метод определения границ между режимами распада струи жидкости.
- •65.От чего зависит сила давления струи жидкости на твердые поверхности.
- •66.Факторы, определяющие сопротивление тел, находящихся в потоке.
- •67.От чего зависит сопротивление трения при обтекании плоской пластины.
- •68.Влияние режима движения жидкости в пограничном слое на величину коэффициента сопротивления трения.
- •69.Условие образования вихревого течения. Отрыв пограничного слоя.
- •70.Характер распределения давления при обтекании тела потоком жидкости или газа.
- •71.Факторы, определяющие величину силы сопротивления давления.
- •72.Суммарное сопротивление при обтекании твердого тела.
- •73.Что такое скорость витания и гидравлическая крупность.
- •74.Чем обусловлена необходимость использования методов теории подобия?
- •75.Какие явления называются подобными?
- •76.Условия подобия гидравлических явлений.
- •77.Критерии подобия, их свойства и метод получения.
- •78.Формулировка основных теорем подобия.
- •79.Физический смысл основных критериев подобия.
- •1.Критерий Фруда.
- •4. Критерий гомохронности или критерий Струхаля.
5.Уравнение поверхности уровня и свойства этой поверхности.
Поверхность, в каждой точке которой значение данной функции постоянно, называется поверхностью уровня. Физический смысл функции и ее значения могут быть различными (например, поверхность равной температуры, равного давления и т.п.). В технической механике жидкости наибольший интерес представляет поверхность равного давления, т.е. такая поверхность, в каждой точке которой давление имеет постоянное значение. Так как для поверхности уровня Р = соnst в любой ее точке, dР = 0 и, следовательно, правая часть уравнения также равна нулю. Плотность жидкости отлична от нуля, поэтому выражение в скобках должно быть равным нулю:
- уравнение поверхности равного давления.
Поверхность уровня обладает двумя основными свойствами:
1 . Поверхности уровня не пересекаются между собой. Предположив обратное, мы получим в точках линии пересечения этих поверхностей давлений, равное одновременно Р1 и Р2, что физически невозможно. Следовательно, невозможно и пересечение поверхностей уровня.
2. Внешние массовые силы направлены по внутренней нормали к поверхности уровня.
6.Основное уравнение гидростатики, его геометрическая и энергетическая интерпретации.
Поскольку массовой силой является сила тяжести, ускорением - ускорение свободного падения g, поэтому в выбранной системе координат проекции единичной массовой силы на оси Ох, Оу и Оz соответственно будут х = 0, у = 0, z= -g, а уравнение поверхности уровня запишется в следующей форме:
Таким образом, поверхностью уровня (поверхностью равного давления) в однородной покоящейся жидкости будет любая горизонтальная плоскость, в том числе и свободная поверхность, независимо от формы сосуда или водоема. Горизонтальной плоскостью будет также граница раздела двух несмешивающихся жидкостей.
Если в формулу основного диф. уравнения равновесия жидкости подставить значения х = 0,у =0 и z= -g, то получим:
После интегрирования и деления на ρg получим:
- основное уравнение гидростатики.
z – нивелирная высота
Р/ρg – приведенная высота
Н – гидростатический напор.
Это уравнение выражает закон распределения гидростатического давления в покоящейся жидкости, согласно которому гидростатический напор во всех точках покоящейся жидкости является постоянной величиной.
Для двух произвольных горизонтальных плоскостей 1 и 2 уравнение примет вид:
Для определения постоянной интегрирования рассмотрим равновесие жидкости в сосуде произвольной формы со свободной поверхностью. Давление в каждой точке на свободной поверхности Р = Р0, расстояние от
произвольной плоскости сравнения до свободной поверхности равно z0.
Т огда
и
или
Размерность отметок z0 – z = h представляет глубину погружения точки М:
- основное уравнение гидростатики в форме давлений.
Р – полное (абсолютное) гидростатическое давление.
Р0 – внешнее давление (давление на свободную поверхность).
Геометрическое и энергетическое толкование основного уравнения равновесия жидкости.
Р аспределение гидростатического давления по вертикали линейно зависит от глубины погружения рассматриваемой точки и может быть графически представлено в виде трапеции АВДЕ для полного давления или прямоугольного треугольника АВС для избыточного давления. Отметим, что котангенс угла наклона линии давления АВ прямо пропорционален плотности жидкости.
Р ассмотрим равновесие жидкости в открытом сосуде. Предположим, что вдоль поверхности уровня 0-0 внешнее давление равно атмосферному, вдоль О'-О' - нулю. Тогда изменение полного давления по вертикали графически будет изображаться треугольником АВС. В вершине В этого треугольника полное давление равно нулю, на глубине Н оно будет Р=ρgh или, учитывая, что вдоль линии 0-0 давление атмосферное, Р = Ратм+ ρghк (где hк - полная глубина жидкости в сосуде). Проведем вертикаль через точку О до пересечения с линиями О'-0' и АС. Треугольник АВС делится на две части, одна из которых (трапеция АДЕС) определяет полное давление ниже линии 0-0, другая выше линии 0-0. Выберем внутри рассматриваемой жидкости две точки М и N так, чтобы одна из них (М) находилась ниже, а другая (N)выше поверхности уровня 0-0. Определим давление в этих точках с помощью графика распределения давления. Полное давление в точке М определится отрезком ас, причем внешнему давлению будет соответствовать отрезок bс, избыточному - отрезок аb. Давление в точке N можно представить в виде разности отрезков а'с' и а'b'. В обоих случаях атмосферное давление соответствует отрезкам а'с' = bс или Ратм= а'с' =bс. В результате имеем:
где h и h' - расстояния соответственно от точек М и N до поверхности уровня Р = Ратм. Таким образом, в общем виде можно записать:
Из последних уравнений следует, что в графической интерпретации избыточное давление может быть как положительным, так и отрицательным, в то время как полное Р и внешнее Ратм - величины сугубо положительные. В общем случае полное давление может быть больше или меньше атмосферного. Если Р < Ратм, разность между атмосферным и полным давлением называется вакуумом, или вакуумметрическим давлением. Если Р > Р, избыточное давление называется манометрическим. И тогда:
Слагаемые основного уравнения гидростатики имеют линейную размерность, поэтому его легко представить в виде суммы двух отрезков, равных z и Р/ρg. Величина z в технической механике жидкости называется высотой положения, она отсчитывается от произвольной плоскости сравнения 0-0, поэтому z - величина произвольная. Величина Р/ρg определяется давлением в рассматриваемой точке (М) и может быть
измерена высотой hпр подъема жидкости в присоединенной к сосуду трубке, из которой полностью удален воздух. Если трубка открытым концом соединена с атмосферой (такая трубка называется пьезометром), то высота подъема жидкости будет определяться манометрическим или избыточным давлением. Высота hп называется пъезометрической высотой.
В ысота hпр называется приведенной высотой.
С умму высот Н называют гидростатическим напором.
Гидростатический напор для всех точек покоящейся жидкости есть величина постоянная.
Произведение hпр·mg – есть потенциальная энергия, которая способна произвести работу по перемещению массы m из точки М в плоскость гидростатического напора. Таким образом из основного уравнения гидростатики следует, что сумма удельной потенциальной энергии положения z и удельной потенциальной энергии гидростатического давления Р/ρg есть величина постоянная для всех точек покоящейся жидкости.