Безразмерные комплексы
Re
число Рейнольдса
Eu
число Эйлера
Sh
число Струхала
We
число Вебера
Fr
число Фруда
Нижние индексы
n направление нормали к поверхности
G газ
L жидкость
V объем
P давление
T температура
M масса x, y, z проекции
C координата центра масс
0 начальное значение параметра
185 1 начальное сечение
2 конечное сечение эфф эффективное значение э эквивалентное значение п пар кр критическое значение, критическое сечение
∗ параметр, относящийся к пограничному слою
Верхние индексы
мгновенное значение скорости
′ пульсация скорости
→ векторная величина
знак осреднения, безразмерная величина
186 ПРИЛОЖЕНИЕ Ниже представлены дидактические единицы из соответствующих Государст- венных образовательных стандартов для трех направлений подготовки. Направление подготовки дипломированного специалиста 6532 ОПД.Ф.09. ГИДРАВЛИКА И ГИДРОПНЕВМОПРИВОД Вводные сведения. Основные физические свойст- ва жидкостей и газов. Основы кинематики. Силы, действующие в жидкостях. Общие зако- ны и уравнения статики и динамики жидкостей и га- зов Абсолютный и относительный покой (равнове- сие) жидких сред. Модель идеальной (невязкой) жидкости. Общая интегральная форма уравнений ко- личества движения и момента количества движения. Подобие гидромеханических процессов. Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной формах. Турбулентность и ее ос- новные статистические характеристики. Конечно-разностные формы уравнений Навье-Стокса и Рейнольдса. Общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ. Одномерные пото- ки жидкостей и газов. Расчет трубопроводов. Газ как рабочее тело пневмопривода. Истечение газа из резервуара. Пневматические исполнительные устройства. Распределительная и регулирующая арматура. Пневмоприводы транспортно-технологических ма- шин. Средства пневмоавтоматики. Гидравлические машины и передачи. Лопастные машины. Принцип действия объемных гидропередач. Объемные гидропередачи. Основные элементы гид- ропередач. Питающие установки. Нерегулируемая гидропередача. Гидропередачи с дроссельным регу- лированием, с машинным регулированием. Методика расчета и проектирования гидропередач. Составле- ние схем гидравлических и пневматических передач. 140
187
Направления подготовки дипломированных специалистов 6514 и 6578
ОПД.Ф.08.
ГИДРАВЛИКА
Вводные сведения. Основные физические свойства жидкостей и газов. Основы кинематики.
Общие законы и уравнения статики и динамики жид- костей и газов. Силы, действующие в жидкостях. Аб- солютный и относительный покой (равновесие) жид- ких сред. Модель идеальной (невязкой) жидкости.
Общая интегральная форма уравнений количества движения и момента количества движения. Подобие гидромеханических процессов.
Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной формах. Турбулентность и ее ос- новные статистические характеристики. Конечно- разностные формы уравнений Навье-Стокса и Рей- нольдса.
Общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ. Одномерные потоки жидко- стей и газов.
102
188
ЛИТЕРАТУРА
1.
Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика.
−
М.: Наука, 1991.
2.
Альтшуль А.Д.Гидравлические сопротивления.
−
М. Недра, 1970.
−
216с.
3.
Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. и др. Гидравлика, гидромаши- ны и гидроприводы: Учебник.
−
М.: Машиностроение, 1982.
−
423 с.
4.
Биркгоф Г. Гидродинамика.
−
М.:ИИЛ, 1954.-184 с.
5.
Бэтчелор Дж. Введение в динамику жидкости. -М.: МИР, 1973.-758 с.
6.
Гиргидов А.Д. Техническая механика жидкости и газа: Учебное посо- бие.
−
СПб, 1999. –394 с.
7.
Дейч М.Е., Зарянкин А.Е. Гидрогазодинамика. –М.:Энергоатомиздат,
1984.
−
384 с.
8.
Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика.
−
М.: Машиностроение, 1987.
−
440 с.
9.
Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам: Учебное пособие / Под ред. Б.Б.Некрасова. -М.:Высшая школа, 1989. -245 с.
10.
Клайн Сю Дж. Подобие и приближенные методы.
−
М.: МИР, 1968.
−
304 с.
11.
Кочин Н.Е, Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика.
−
М.,
1963.
12.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Том VI: Гидродина- мика.
−
М.: Наука, 1986.
−
736 с.
13.
Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа.
−
М.: Наука, 1973.
−
848с.
14.
Никитин Г.А. Щелевые и лабиринтные уплотнения гидроагрегатов.
−
М., 1982.
−
136с.
15.
Роуч П. Вычислительная гидродинамика.
−
М.: МИР, 1980.
−
616с.
16.
Слезкин Н.А. Лекции по гидромеханике.
−
М.: Изд.МГУ, 1984.
−
225 с.
17.
Сточек Н.П., Шапиро А.С. Гидравлика жидкостных ракетных двигате- лей. – М.: Машиностроение, 1978.
−
128 с.
18.
Тарг С.М. Основные задачи теории ламинарных течений.-М.-Л.: Гос- техтеоретиздат, 1951.
−
420 с.
19.
Хантли Г. Анализ размерностей.
−
М.: МИР, 1970.
−
170 с.
20.
Шейпак А.А. Основы механики жидкости и газа.
−
М.:Изд. МАСИ
(ВТУЗ-ЗИЛ), 1991.
−
96 с.
21.
Шейпак А.А., Сергеева Э.Ф., Хомутинников И.П. Газодинамические функции фреона-22. – М.: ОНТИ-2,
−
83с.
22.
Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя.
−
М.: Наука, 1974.
−
712 с.
22. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учебник.
−
М.: Энергоатомиздат, 1991.
Кроме того, использовался материал научных и научно-методических статей автора, опубликованных в различных сборниках и журналах.
Учебная литература по МЖГ
,
рекомендованная научно–методической комиссией по гидравлике
Основная литература
1. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика.
−
М.: Наука, 1991.
2.
Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник.
−
М.: Машиностроение, 1982.
−
423 с.
189 3.
Басниев К.С., Кочина И.Н., Максимов В.М. Подземная гидромеханика:
Учебник.
−
М.: Недра, 1993.
−
416 с.
4.
Бондарев Е.Н., Дубасов В.Т., Рыжов Ю.А. Аэро-гидродинамика: Учеб- ник.
−
М.: Машиностроение,1993.
−
608 с.
5. Газовая динамика. Механика жидкости и газа /Под ред. А.И.Леонтьева.
−
М.: Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1997.
6. Гиргидов А.Д. Техническая механика жидкости и газа: Учебное посо- бие.
−
СПб, 1999. –394 с.
7. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика: Учебник.
−
М.: Машинострое- ние, 1987.
−
460 с.
8. Кочин Н.Е, Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика.
−
М.,
1963.
9. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: Учебник.
−
М.: Наука,
1987.
−
840 с.
10. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учебник.
−
М.: Энергоатомиздат, 1984.
−
640 с.
11. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учебник.
−
М.: Энергоатомиздат, 1991.
12. Чугаев Р.Р. Гидравлика: Учебник.
−
Л.: Энергоатомиздат, 1982.
−
672 с.
Дополнительная литература
1. Бутаев Д.А. и др. Сборник задач по машиностроительной гидравлике
Учебное пособие /Под ред. И.И.Куколевского и Л.Г.Подвивза. - М.:
Машиностроение, 1981 и другие издания. - 484 с.
2.
Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам: Учебное пособие / Под ред. Б.Б.Некрасова. -М.:Высшая школа, 1989. -245 с.
3.
Войткунский Я.И., Фадеев Ю.И., Федяевский К.К. Гидромеханика:
Учебное пособие.
−
Л.: Судостроение, 1982.
−
555 с.
4.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Том VI: Гидродина- мика.
−
М.: Наука, 1986.
−
736 с.
5. Самойлович Г.С. Гидро-газодинамика: Учебное пособие.
−
М.: Маши- ностроение, 1990.
−
384 с.
6. Штеренлихт Д.В., Алышев В.М., Яковлева Л.В. Гидравлические расче- ты: Учебное пособие. –М.: Колос, 1992. – 282 с.
7. Яковлева Л.В. Практикум по гидравлике: Учебное пособие. – М.: Аг- ропромиздат, 1990. – 144 с.
8. Киселев П.Г. и др. Справочник по гидравлическим расчетам: Учебное пособие.
−
М.: Энергия, 1972. – 312 с.
9.
Штеренлихт Д.В. Очерки истории гидравлики, водных и строительных искусств: Учебное пособие. – М.: ГЕОС, 1999, 2000.
10.
Сборник задач по гидравлике и газодинамике для нефтяных вузов:
Учебное пособие /Под ред. Г.Д.Розенберга.
−
М.: Недра, 1990,
−
240 с.
11. Учебные пособия внутривузовского издания , рекомендованные НМС.
Периодическая литература
Известия РАН “Механика жидкости и газа”, Известия вузов “Машинострое- ние”.
190
СОДЕРЖАНИЕ
1. ВВОДНЫЕ СВЕДЕНИЯ ................................................................................. 4 2. ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ ...... 8 2.1 Жидкости и газы. Гипотеза сплошности. ...................................................... 8 2.2 Термическое уравнение состояния ............................................................... 10 2.3. Вязкость .......................................................................................................... 13 2.4. Растворимость газов в жидкостях ............................................................... 14 2.5. Теплопроводность ......................................................................................... 14 2.6. Теплоемкость ................................................................................................. 15 2.7. Поверхностные явления ............................................................................... 15 2.8. Испарение, кипение , кавитация .................................................................. 17 2.9. Особые свойства воды. ................................................................................. 18 2.10. Газ как рабочее тело пневмопривода ........................................................ 20 3. ОСНОВЫ КИНЕМАТИКИ .......................................................................... 22 3.1. Основные понятия ......................................................................................... 22 3.2. Уравнение неразрывности (сплошности) в дифференциальной форме .. 27 3.3. Уравнение неразрывности в гидравлической форме ................................ 29 3.4. Основные теоремы кинематики жидкости ................................................. 30 3.5. Плоские потоки несжимаемой жидкости. Функция тока ......................... 32 4. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ В ЖИДКОСТЯХ ............................................. 34 4.1. Напряжения поверхностных сил ................................................................. 34 4.2. Давление абсолютное, избыточное, вакуумметрическое ......................... 35 4.3. Несколько задач ............................................................................................. 37 5. ОБЩИЕ ЗАКОНЫ И УРАВНЕНИЯ СТАТИКИ И ДИНАМИКИ
ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ .............................................................................. 38 5.1. Уравнение движения жидкости в напряжениях ........................................ 38 5.2. Дифференциальные уравнения Эйлера для покоящейся жидкости ........ 39 5.3. Уравнения Навье-Стокса .............................................................................. 43 5.4. Некоторые точные решения уравнения Навье-Стокса .............................. 45 5.5. Уравнение движения Рейнольдса для турбулентного режима течения вязкой жидкости ................................................................................................... 50 6. АБСОЛЮТНЫЙ И ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ ПОКОЙ (РАВНОВЕСИЕ)
ЖИДКИХ СРЕД ............................................................................................ 53 6.1. Основной закон гидростатики ..................................................................... 53 6.2. Закон Архимеда ............................................................................................. 54 6.3. Равновесие жидкости в сосуде, движущемся прямолинейно с постоян- ным ускорением .................................................................................................... 54 6.4. Сила давления жидкости на плоскую стенку. Центр давления ................ 55 6.5. Задачи ............................................................................................................. 56
191 7. МОДЕЛЬ ИДЕАЛЬНОЙ (НЕВЯЗКОЙ) ЖИДКОСТИ .............................. 58 7.1. Уравнение движения идеальной жидкости в форме Эйлера .................... 58 7.2. Уравнение идеальной жидкости в форме Громека – Ламба ..................... 59 7.3. Интегралы уравнений движения идеальной жидкости ............................. 60 7.4. Гидродинамический парадокс Эйлера—Д’аламбера ................................ 64 8. ОБЩЕЕ УРАВНЕНИЕ ЭНЕРГИИ В ИНТЕГРАЛЬНОЙ И
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ФОРМАХ .......................................................... 65 9. ОБЩАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ ФОРМА УРАВНЕНИЙ КОЛИЧЕСТВА
ДВИЖЕНИЯ И МОМЕНТА КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ ..................... 67 9.1. Основные сведения ....................................................................................... 67 9.2. Применение закона импульса и закона момента импульса в механике жидкости ................................................................................................................ 67 9.3. Задача: определение силы, действующей на стенки диффузора и конфу- зора ......................................................................................................................... 70 10. ПОДОБИЕ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ............................. 72 10.1. Анализ размерностей и
π
- теорема ........................................................... 72 10.2. Метод подобия ............................................................................................. 75 10.3. Фракционный анализ основных уравнений и граничных условий ........ 78 11. ТУРБУЛЕНТНОСТЬ И ЕЕ ОСНОВНЫЕ СТАТИСТИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ .................................................................................... 82 11.1. Основные сведения ..................................................................................... 82 11.2. Применение теории размерности к описанию турбулентных течений . 89 11.3. k -
ε
модель турбулентности ...................................................................... 90 12. КОНЕЧНО-РАЗНОСТНЫЕ ФОРМЫ УРАВНЕНИЙ НАВЬЕ-СТОКСА
И РЕЙНОЛЬДСА ........................................................................................... 92 12.1. Основные сведения ..................................................................................... 92 12.2. Обзор основных методов получения дискретных аналогов ................... 93 13. ОБЩАЯ СХЕМА ПРИМЕНЕНИЯ ЧИСЛЕННЫХ МЕТОДОВ И ИХ
РЕАЛИЗАЦИЯ НА ЭВМ .............................................................................. 96 13.1. Основные сведения ..................................................................................... 96 13.2. Примеры расчетов ....................................................................................... 98 13.3. Заключение по разделу ............................................................................. 101 14. ОДНОМЕРНЫЕ ПОТОКИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ ............................. 103 14.1. Одномерная модель реальных потоков ................................................... 103 14.2. Уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости ............................... 104 14.3. Общие сведения о гидравлических потерях ........................................... 106 14.4. Истечение жидкости из насадков и отверстий при постоянном напоре .................................................................................................................. 108
192 14.5. Истечение жидкости при переменном напоре (опорожнение сосуда) 115 14.6. Разгон жидкости ........................................................................................ 116 14.7. Гидравлический удар ................................................................................. 118 14.8. Волновое уравнение для потока жидкости ............................................. 120 14.9. Истечение газа из резервуара ................................................................... 122 14.10. Задачи ....................................................................................................... 131 15. РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ .................................................................... 137 15.1. Гидравлический расчет трубопроводов при установившемся движении ............................................................................................................. 137 15.2. Гидравлический расчет трубопроводов при неустановившемся движении ............................................................................................................. 146 15.3. Задачи ......................................................................................................... 148 16. ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ В ЗАЗОРАХ МАШИН И АППАРАТОВ ....... 152 16.1. Гидромеханическая модель опорного подшипника .............................. 152 16.2. Плоский клиновидный слой смазки ........................................................ 153 16.3. Основные сведения по работе цилиндрического подшипника скольжения
.......................................................................................................... 156 16.4. Поток утечек через неподвижное уплотнение ....................................... 156 16.5. Течение жидкости с вязкостью, зависящей от давления ...................... 159 16.6. Течение в зазорах с облитерацией ........................................................... 160 16.7. Щелевое уплотнение со стохастической геометрией ............................ 170 17. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И ПНЕВМАТИЧЕСКИХ
МАШИНАХ ................................................................................................. 172 18. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И
ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ПРИВОДАХ ......................................................... 176 19. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕЧЕНИИ БЕЗНАПОРНЫХ ПОТОКОВ 178 19.1. Основные понятия и определения ........................................................... 178 19.2. Установившееся плавно изменяющееся течение ................................... 179 19.3. Фильтрация жидкости ............................................................................... 181
ОБОЗНАЧЕНИЯ ................................................................................................. 183
ПРИЛОЖЕНИЕ .................................................................................................. 186
ЛИТЕРАТУРА .................................................................................................... 188
СОДЕРЖАНИЕ .................................................................................................. 190
|
Скачать 4.56 Mb.