основы механики. Основные понятия гидравлики. Основные понятия и определения гидравлики

• Название: Основные понятия и определения гидравлики
• Анкор: основы механики
• Дата: 31.05.2022
• Размер: 4.32 Mb.
• Имя файла: Основные понятия гидравлики.pptx
• Тип: Закон; #559899

Министерство общего и среднего профессионального образования Свердловской области Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Ирбитский аграрный техникум.
Основные понятия и определения гидравлики

Работу выполнил: Петухов Андрей Федорович.

477

Группа :31 м
ГИДРАВЛИКА

• – наука, изучающая законы равновесия и механического движения жидкостей и разрабатывающая методы применения этих законов для решения различных прикладных задач.
• Название “гидравлика” произошло от греческих слов hydraulikós – водяной, от hydor – вода и aulos – трубка, желоб

Гарский мост – 3-ярусный акведук Понт-дю-Гар во Франции. Этот мост через р. Гар представляет собой массивный арочный акведук длиной 275 м и высотой 50 м. Он был сооружен примерно 2000 лет назад как составная часть 50-километрового водовода, поставлявшего питьевую воду в древнейший на нынешней французской территории римский город Ним (Немаус). Нижний ярус состоит из шести больших арок, средний - из 11 таких же арок, а верхний - из 35 арок меньшего размера: здесь и проходила водоводная труба.

В 5 в. до н.э. по приказу правителя государства У был построен канал Хань Гоу, проходивший от Гуачжоу (пров. Цзянсу) до Цинцзянши, соединяя реки Янцзы и Хуайхэ. Этот водный путь длиною около 160 км был сделан с целью обеспечения армии продовольствием во время ее продвижения на север, к государствам Сун и Лу. Впоследствии этот канал стал частью знаменитого “Великого канала” (“Да юньхэ”).

Марибской плотины.

Это было сооружение высотой в 16, шириной в 60 и длиной в 620 метров.

Общая площадь орошаемых посредством плотины земель составляла около 9600 гектаров, 5300 из которых входили в южную долину, а оставшаяся часть приходилась на северную.

Формирование гидравлики как науки на прочной теоретической основе стало возможным только после работ академиков Петербургской Академии наук, М.В. Ломоносова (1711–1765), Д. Бернулли (1700–1782) и Э. Эйлера (1707–1783).

М.В. Ломоносов в 1760 г, в диссертации «Рассуждение о твердости и жидкости тел» сформулировал открытые им законы сохранения вещества и энергии.

Д. Бернулли в 1738 г. опубликовал выведенное им важнейшее уравнение, названное его именем. Это уравнение служит основой теоретических построений и практических расчетов в области гидравлики.

Л. Эйлер в 1755 г, вывел системы дифференциальных уравнений равновесия и движения жидкости.

В 1791 г. в Петербурге А. Колмаков издал книгу «Карманная книжка для вычисления количества воды, протекающей через трубы, отверстия», которая явилась первым справочником по гидравлике.

Первое в России учебное пособие по гидравлике под названием «Основания практической гидравлики или о движении воды в различных случаях» было выпущено в 1836 г. П. П. Мельниковым.
Жидкости и их основные физические свойства

• Жидкостью в гидравлике называют физическое тело способное изменять свою форму при воздействии на нее сколь угодно малых сил.
• Различают два вида жидкостей: капельные и газообразные.
• Капельные жидкости представляют собой жидкости в обычном, общепринятом понимании этого (вода, нефть, керосин, масло и т.д.).
• Газообразные жидкости - газы, в обычных условиях представляют собой газообразные вещества (воздух, кислород, азот, пропан и т.д.).

Жидкости

• Основной отличительной особенностью капельных и газообразных жидкостей является способность сжиматься (изменять объем) под воздействием внешних сил.
• Капельные жидкости (в дальнейшем просто жидкости) трудно поддаются сжатию, а газообразные жидкости (газы) сжимаются довольно легко, т.е. при воздействии небольших усилий способны изменить свой объем в несколько раз.

«Идеальные» и «реальные» жидкости.

• Идеальные – невязкие жидкости, обладающие абсолютной подвижностью, т. е. отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью в объеме под воздействием внешних сил. Такие жидкости не существуют в действительности, модель принята для облегчения и упрощения ряда теоретических выводов и исследований.
• Реальные – вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью, т. е. наличием сил трения и касательных напряжений.

Реальные жидкости Ньютоновские и неньютоновские (бингемовские)

В ньютоновских жидкостях при движении одного слоя жидкости относительно другого величина касательных напряжений (внутреннего трения) пропорциональна скорости сдвига. При относительном покое эти напряжения равны нулю. Такая закономерность была установлена Ньютоном в 1686 году, поэтому эти жидкости (вода, масло, бензин, керосин, глицерин и др.) называют ньютоновскими жидкостями.

Неньютоновские жидкости не обладают большой подвижностью и отличаются от ньютоновских жидкостей наличием касательных напряжений (внутреннего трения) в состоянии покоя, величина которых зависит от вида жидкости. Эта особенность была подмечена Ф.Н. Шведовым (1889 г.), а затем Бингемом (1916 г.), поэтому такие жидкости (битум, гидросмеси, глинистый раствор, коллоиды, нефтепродукты при температуре близкой к температуре застывания) получили и другое название – бингемовские (или бингамовские).
Силы, действующие в жидкости (внешние и внутренние )

• Внутренние силы представляют собой силы взаимодействия частиц жидкости, они являются парными и их сумма всегда равна нулю.
• Вследствие текучести жидкости в ней не могут действовать сосредоточенные силы, а возможно лишь действие внешних сил, непрерывно распределенных по ее объему (массе) или по поверхности.
• Внешние силы разделяют на массовые или объемные и поверхностные.
• Массовые силы пропорциональны массе жидкого тела, или, для однородных жидкостей – его объему. Массовые: силы тяжести и инерции. Сила тяжести в земных условиях действует на жидкость постоянно, а сила инерции только при сообщении объему жидкости ускорений (положительных или отрицательных), при относительном покое в ускоренно движущихся сосудах или при относительном движении жидкости в руслах, перемещающихся с тем или иным ускорением. К числу массовых сил относят также силы, вводимые при составлении уравнений движения жидкости по принципу Даламбера.
• Поверхностные: обусловлены воздействием соседних объемов жидкости на данный объем или воздействием других тел.

Основные физические свойства жидкостей

• Плотность. Отношение массы тела m к его объему W называется плотностью жидкости (r):
• r =m/W, кг/м³
• По химическому составу различают однокомпонентные, или чистые жидкости и двух- или многокомпонентные жидкие смеси. Плотность смеси можно рассчитать по формуле:
• r =
• где m₁ и m₂, W₁ и W₂, r₁ и r₂ – соответственно массы, объемы и плотности первой и второй жидкости.

Наибольшая плотность пресных вод
будет при температуре 4°С: = 1000 кг/м³. Она достигает максимума при температурах 4,08, 3,8, 3,4°С и соответственно давлениях 0,1, 0,4, 1,0 МПа.

• Плотность чистой воды при температуре 15°С и атмосферном давлении составляет 999 кг/м³.
• Морская вода с концентрацией солей 35 г/л имеет среднюю плотность 1028,1 кг/м³ при 0°С. Изменение солесодержания на 1 г/л изменяет плотность на 0,8 кг/м³.
• Средняя плотность Мирового океана составляет 1025 кг/м³. Плотность воды увеличивается от поверхности Океана от 1022 кг/м³ ко дну и притом вначале быстро до 1027 кг/м³ на глубине около 1500 м, а затем медленно до 1028 кг/м³.

Удельный вес жидкости

• Удельным весом жидкости (g) называется отношение веса жидкости к ее объему:
• Н/м³.
• Если взять уравнение, выражающее второй закон Ньютона G=mg, разделить обе его части на объем W, то получиться связь между плотностью и удельным весом:
• где G – сила тяжести, g – ускорение свободного падении, м²/с.

Удельный вес пресной воды при t = 4 °С: g=981 Н/м³, в табл. приведен удельный вес и плотность некоторых жидкостей при температуре 20°С температура.