Ответы к контрольным вопросам к лабам по гидромеханике. Контрольные вопросы к лабораторной работе 1. "Определение основных характеристик потока"
![]()
|
Выполнил: студент группы 04-СУ-2 КСФ Калинин П. А. Ответы на контрольные вопросы к лабораторной работе №1. "Определение основных характеристик потока".
О.: Вязкость – это свойство жидкости сопротивляться деформации сдвига, т. е. относительному смещению ее слоев.
О: Характеристиками вязкости являются динамический и кинематический коэффициенты, которые связаны между собой соотношением: ![]()
О: При повышении температуры вязкость капельной жидкости уменьшается, а вязкость газов увеличивается. Вязкость жидкости зависит также от давления, но эта зависимость заметно проявляется при больших изменениях давления.
О: Расходом называется количество жидкости, протекающее через незамкнутую поверхность в единицу времени. Если это количество измеряется в единицах объема, то расход называется объемным и измеряется в м3/с или в л/с.
О: Средняя скорость потока – это такая условная, постоянная для всех точек сечения скорость vср , при которой расход жидкости через это сечение будет таким же, как и при действительном распределении скоростей частиц жидкости в данном сечении.
О: Установившимся называют такое движение, при котором скорости частиц жидкости в любой точке пространства не изменяются во времени. При неустановившемся движении скорости частиц в точках пространства изменяются во времени.
О: При ламинарном режиме частицы жидкости движутся упорядоченно, образуя слоистое течение. При турбулентном режиме частицы, наряду с основным движением по некоторому преимущественному направлению, перемещаются из слоя в слой (происходит перемешивание частиц), их мгновенные скорости резко изменяются по величине и направлению.
О: На режим движения жидкости оказывают влияние следующие факторы: вязкость жидкости , плотность ρ, характерный линейный размер потока l и средняя скорость vср .
О: Число Рейнольдса является критерием, определяющим режим движения жидкости.
О: Динамическое давление есть разность полного и статического давлений.
О: Динамическое давление пропорционально квадрату скорости напора. ![]()
О: Вблизи стенок канала, вследствие вязкости, жидкость движется медленнее, чем на удалении. На самой стенке скорость равна нулю, т. е. частицы прилипают. Закон распределения скоростей зависит от режима движения жидкости.
О: Коэффициент кинетической энергии представляет собой отношение кинетической энергии в сечении потока при истинных скоростях v к кинетической энергии в том же сечении, вычисленной по средней скорости vср. Ответы на контрольные вопросы к лабораторной работе №2. "Экспериментальная иллюстрация уравнения Бернулли".
Ответ: Механическая энергия движущейся жидкости может иметь три формы:
О: Удельная энергия (напор) – это энергия, отнесенная к единице веса жидкости.
О: При описании потока реальной жидкости скорости берутся средними по сечениям, в связи с чем вводится поправочный коэффициент α.
О: Запишем уравнение Бернулли в двух видах 1 ![]() ![]() Здесь ![]() ![]() ![]() ![]() 2. ![]() З ![]() ![]() ![]() ![]() ![]()
О: Коэффициент кинетической энергии α учитывает влияние неравномерности распределения скоростей по живому сечению потока на его кинетическую энергию. ![]()
О: Напорная линия – это линия, ординаты которой относительно плоскости сравнения равны полному напору H. Пьезометрическая линия – линия, ординаты которой равны величине потенциального напора ![]()
О: Для идеальной жидкости линия полного напора будет параллельна плоскости сравнения. Для реальной жидкости эта линия всегда понижается по течению, поскольку при преодолении гидравлических сопротивлений происходит потеря напора.
О: Полный напор может быть определен с помощью трубки Пито. Пьезометрический напор измеряется высотой столба жидкости в пьезометре, подключенном к рассматриваемому сечению. Разность показаний трубки Пито и пьезометра, установленных в одном и том же сечении потока, равна местному скоростному напору. Ответы на контрольные вопросы к лабораторной работе №4. «Определение коэффициентов гидравлического трения трубопровода и коэффициентов местных потерь напора».
Ответ: Потерей напора называется уменьшение полной удельной энергии на участке между двумя сечениями потока.
О.: Различают два вида гидравлических потерь: потери напора на трение по длине и местные потери напора.
О.: ![]() где λ – безразмерный коэффициент гидравлического трения, l – длина участка трубы, на котором определяются потери напора, d – внутренний диаметр трубы, v – средняя скорость потока, g – ускорение свободного падения.
О.: Коэффициент λ в общем случае зависит от числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости стенок трубы.
О.: Эквивалентная шероховатость это равномерно-зернистая шероховатость, которая по, гидравлическому сопротивлению равноценна естественной абсолютной шероховатости.
О.:
О.:
О.: Переход потока в турбулентный режим приводит к сильному возрастанию сопротивления, что связано с увеличением напряжений трения. При этом основная часть сопротивления создается так называемыми турбулентными, касательными напряжениями, возникающими из-за поперечных перемещений (беспорядочного перемешивания) частиц жидкости.
О.: Степень влияния шероховатости стенок трубы на гидравлическое сопротивление при турбулентном режиме зависит от соотношения толщины ламинарного подслоя 8Л и абсолютной шероховатости Д. По характеру этого влияния различают три зоны турбулентного режима.
О.: Формула Альтшуля является универсальной т.к. она учитывает влияние и шероховатости, и числа Рейнольдса. Она применима для зон турбулентного движения – 2, 3, 4.
О.: ![]()
О.: Величина коэффициента в ζм общем случае зависит от конфигурации местного сопротивления, режима движения жидкости и числа Рейнольдса. В турбулентных потоках при достаточно больших значениях числа Re влияние последнего на коэффициенты ζм незначительно, поэтому в практических расчетах при турбулентном режиме их значения считают зависящими только от вида местного сопротивления и независящими от Re. В области ламинарного течения коэффициенты ζм зависят и от геометрической формы местного сопротивления, и от числа Re.
О.: Эквивалентная длина - длина прямого участка трубопровода, на которой потеря напора на трение hдл равна местной потере напора hм, вызываемой данным местным сопротивлением.
О.: Экспериментально потери напора на трение по длине в трубопроводе постоянного диаметра можно определить непосредственно по показанию дифференциального манометра, подключенного к соответствующим сечениям:
Ответы на контрольные вопросы к лабораторной работе №6. «Определение коэффициентов истечения жидкости через отверстия и насадки»
Ответ: Насадок- короткий патрубок, присоединённый к отверстию стенки резервуара с целью получения определенных гидравлических параметров. Типы – цилиндрический, конический сходящийся, конический расходящийся, коноидальный.
О.:
О.: Причина сжатия струи является инерционность жидкости, которой обусловлено плавное изменение формы траекторий частиц при выходе из отверстия.
О.:
![]()
![]()
![]()
О.: формула для расчета скорости: ![]() формула для расчета расхода: ![]()
О.:
О.: Совершенным называется сжатие, возникающее когда боковые стенки и дно практически не влияют на степень сжатия струи. Если это условие не выполняется, то сжатие называется несовершенным (εнесо> εсовер). Полным называется сжатие струи по всему периметру отверстия. Неполное сжатие – часть периметра отверстия совпадает с боковой стенкой или дном сосуда (εнеполн> εполн).
О.: Насадок уменьшает скорость истечения. Это объясняется большим гидравлическим сопротивлением насадка, в котором кроме потери напора на сужение струи дополнительно появляется потеря на расширение струи после сжатого сечения и потеря на трение по длине. Расход через насадок больше, чем при истечении из отверстия (μн>μотв). Это обусловлено явлением подсоса жидкости насадком из резервуара.
О.: Критическим напором насадка Hкр называется напор, при котором происходит: изменение режима истечения (интенсивное выделение паровоздушных пузырьков при кавитации приводит к отрыву струи от стенок насадка и истечение через насадок сменяется истечением через отверстие). Его величина зависит от температуры воды и величины атмосферного давления.
О.:
О.: Коэффициенты истечения экспериментально определяются по формулам:
Ответы на контрольные вопросы к лабораторной работе №6. «Определение сопротивления движению судна методом модельных испытаний»
Ответ: Целью данной работы является получения графической зависимости сопротивления движению модели судна от скорости её движения методом буксировочных испытаний в опытовом бассейне. Порядок выполнения работы: проводим испытания модели при 8-10 значениях буксировачного груза при буксировки модели устройством динамометрического типа. Перед началом опытов проводится градуировка датчика силыь (специальным грдуировачным устройством). По результатам замеров строятся градуировачные графики для каждого датчика.
О.: Коэффициенты KR и KV служат для градуировки датчика силы и датчика скорости (тахогенератора). Коэффициенты можно определить по формулам: ![]() ![]() n – число нагружений, Pi – величина нагрузки i-го нагружения (Н), Vi – значения скорости i-го прогона модели (м/с) Ui – выходное напряжение (Вольт).
О.: Моделирование является наиболее надежным методом определения сопротивления воды движению судов. Для определения сопротивления необходимо провести буксировочные испытания модели судна, потом пересчитать результаты модельных испытаний оп той или иной методике на натурное судно. Для достижения полного г.д. подобия должны быть выполнены следующие условия:
О.: Буксировочная тележка, привод буксировочной тележки, датчик скорости, датчик силы, самописец, модель судна. Ответы на контрольные вопросы к лабораторной работе №6. «Исследование гидродинамических характеристик пластины при глиссировании» (вопросы были утеряны) 1) Ответ: Глиссированием называется скольжение тел по поверхности жидкости, которое происходит при их движении с большой скоростью. При этом тело практически полностью поддерживается гидродинамическими силами, а влиянием силы Архимеда можно пренебречь. 2) О.: Параметром, характеризующим степень развития гидродинамических сил, является число Фруда по водоизмещению: ![]() 3) О.: Гидродинамическая реакция R, возникающая на глиссирующей пластине может быть представлена компонентами Rx – сила сопротивления, и Ry – подъемная сила. Связь: ![]() где R – результирующая касательных напряжений, т. е. – сила трения, действующая в вязкой жидкости. Rтр = R /cosα – сила сопротивления трения. Ry tgα – часть силы сопротивления, вызванная давлением, действующим по нижней поверхности пластины. 4) О.: Т. к. смоченная поверхность пластины не остается постоянной, то момент М реакции R при глиссировании рассчитывают относительно задней кромки пластины. 5) О.: При изучении глиссирования необходимо иметь некоторый постоянный размер. В качестве такого размера часто используют полную ширину: ![]() где В = L/B – относительное удлинение пластины. 6) О.: При обработке результатов испытаний в опытовых бассейнах плоских и профилированных глиссирующих поверхностей пользуются безразмерными характеристиками mD и В . Кроме того применяют
7) О.: Для благоприятных условий возникновения гидродинамической подъемной силы днище корпуса должно быть плоским или плоскокилеватым и иметь некоторый подъем от кормы к носу. для обеспечения срыва обтекающих днище струй воды бортовая скула должна быть острой, а кромка – обрезной (транцевой), кроме того, как правило, их делают с реданами. Редан – это уступ на днище, образующий несущую поверхность и отсекающий струи воды от той части днища, которая расположена за реданом. |