Шпаргалка по "Гидравлике"

Пульсация скоростей и давлений: в результате наличия вихрей и интенсивного перемешивания частиц жидкости в любой точке турбулентного потока в данный момент времени имеет место местная скорость, а траектория частиц проходящих через эту точку имеют различный вид и различную форму. Такое колебание во времени мгновенной местной скорости наз-ся пульсацией.

Усредненные показатели потока u: фиктивная средняя скорость в данной точке потока за достаточно длительный промежуток времени, которая остается постоянной по значению:

u = /T.

 

 

 

 

 

 

23. При Re<Re(кр) в потоке имеет место упорядоченное параллельно струйное движение частиц:

С возрастанием Re и приближением его значения к критическому(т.е. с увеличением сил инерции или уменьшением сил вязкости) снижается устойчивость ламинарного движения,струйки жидкости становятся слегка извилистыми,колеблющимися:

При дальнейшем увеличении числа Re (Re=Re(кр)) ламинарное движение устойчивость, частицы начинают переходить из одной струйки в другую,что приводит к интенсивному перемешиванию жикости,образованию завихрений в потоке,т.е. движение становится турбулентным:

Т.к. при ламинарном режиме движения касательные напряжения,зависящие только от вязкости жидкости,на оси потока равны нулю,то с внесением в поток возмущений именно здесь наступает в первую очередь потеря устойчивости ламинарного движения:

Касательные напряжения: Ƭ= Ƭ’+ Ƭ’’=µ+A, А-турбулентная вязкость,имеющая ту же размерность что и динамическая вязкость ,характеризующая интенсивность перемешивания частиц, Ƭ’-вязкость жидкости, Ƭ’’-поперечные движения частиц.

24. Величину Δ назыв абсолютной шероховатостью,а ее отношение к диаметру трубы () –относительной шероховатостью;величина обратная относительной шероховатости,носит название относительной гладкости (). В зависимости от соотношения толщины ламинарного подслоя δ и высоты выступов шероховатости Δ различают гидравл. Гладкие и шероховатые трубы.Если ламинарный подслой полностью покрываетт все выступы на стенках трубы,т.е. δ >Δ трубы считаются гидравл. гладкими. При δ <Δ трубы считаются гидравл. шероховатыми.
25. Дарси: λ=A/Re Re=0…2320, Френкель: λ=2,7/ Re=2320…13800, Блазиус λ=0,316/ Re=13800…, Альтшуль λ=0,11 Для всех зон турбулентного движения, Никурадзе λ=1/ При Re>, Шиффринсон λ=0,11 Квадратичная зона.
26. Местные сопротивления, возникающие при неравномерном движении жидкости в отдельных местах потока-различных фасонных участках трубопровода или русла(коленах,тройниках,задвижках,внезапных сужениях или расширениях потока) и практически не зависящие от длины. Потери напора в местных сопротивлениях: =ζ, значения коэфф. ζ зависит от конфигурации проточной части местного сопротивления и числа Re. Эквивалентной длиной называется такая длина прямолинейного участка трубопровода,потери напора в котором равны потерям напора в данном местном сопротивлении при одинаковых расходах жидкости: =.
27. Общие потери напора в трубопроводе =+= λ+ λ= λ, где L=+-расчетная длина трубопровода. Трубопроводы-простые и сложные. Простым называют трубопровод,состоящий из труб одинакового диаметра и не имеющий по пути ответвлений,сложным-все остальные трубопроводы,состоящие из ряда простых,соединенных тем или иным образом. Различают короткие и длинные трубопроводы.Короткими называют трубопроводы,потери напора в местных сопротивлениях которых составляют более 5-10% от потерь напора в прямых участках трубопровода.Длинными называются трубопроводы,в которых потери напора по длине настолько превышают местные потери напора,что последним без ущерба для точности расчета можно пренебречь,либо принять их ориентировочно равными 5-10% от потерь напора по длине.  , называется сопротивлением трубопровода и зависит от его длины,диаметра,местных сопротивлений,а при квадратичном законе сопротивления и от шероховатости. , -единичное сопротивление по длине(сопротивление 1м прямой трубы) и -единичное местное сопротивление(сопротивление фасонной детали,у которой ζ=1).
28. 1) Характеристика трубопровода с гидравлической точки зрения-это зависимость необходимого напора Н в начале трубопровода от расхода жидкости по нему Q. Необходимый напор насоса будет определяться: =+ 2) =+, -конечное давление в котле(300 атм=30МПа),-давление на входе в насос(3Мпа),-плотность воды 3)Вентиляция зданий,скважин. =
29. Технический расчет сводится к определению диаметра трубопровода,при известном расходе.1) =,м Q-/c 2) Выбираем ближайший стандартный диаметр по ГОСТу.  Основной технико-экономический расчет-сводится к определению оптимального диаметра трубопровода по приведенным годовым затратам: П=Э+А , руб/год  А=, Э=+ΣN, -плата за один киловатт израсходованной энергии,ΣN-суммарная мощность установ-х насосов,-плата за один киловатт подключенной энергии.
30. а)Последовательное соединение: Δ=, , .  б)Параллельное соединение , Δ, где
31. Расчет сифонов. Сифон представляет собой самотечный трубопровод, часть которого расположена выше питающего его резервуара. Особенности: 1)должен быть герметичным 2)жидкость течет с поднятием. Для определения расхода используется Уравнение Бернулли. , ,м/c, , /c. Для определения напишем основные уравнения гидростатики для точек 1-3: ,,   ,-давление насыщенного пара.
32. При резком изменении скорости жидкости в напорном трубопроводе происходит замедление или ускорение е движения, в результате чего возникают силы инерции, которые приводят соответственно к повышению или понижении давления в трубопроводе. Это явление,сопровождающееся нередко звуком, сходным со звуком глухого удара твердых тел, а в ряде случаев и сильным сотрясением трубопровода, получило название гидравлического удара. Теория гидроудара –Н.Жуковским (1897 год). В связи с технической конфузией в городском водопроводе. При повышении t происходит деформация трубопровода.

, где -модуль упругости жидкости, Е-модуль упругости материала трубопровода, δ-толщина стенок труб.

33. Показатели истечения зависят от полного напора жидкости перед отверстием: ,м; При открытом резервуаре . Различают малые и большие отверстия:1) если -малое отверстие,т.к. в этом случае напор жидкости в каждой точке можно считать одинаковой. 2) если -большое отверстие, напор в верхних и нижних точках будут отличаться. м

,м/c; 

34. Задача сводится к определению:1) куда потечет жидкость? 2)какая скорость и расход?

Чтобы ответить на 1 вопрос необходимо определить полный напор жидкости.

,

 

 

 

 

35. Истечение жидкости через малое отверстие при переменном напоре. Время опорожнения сосуда:

 

36. Истечение жидкости через большое отверстие. Водосливы:

Большое отверстие - геометрический напор переменный по отверстию Н.

При истечении жидкости через  большое отверстие скорость по сечению  значительно меняется.

 

Коэффициент расхода зависит  от типа отверстий и условий подхода  воды к отверстию (со всех сторон при  отсутствии направляющих стенок, по дну  со значительным влиянием бокового сжатия).

Водослив:

Гидравлическое явление  перелива потока жидкости через стенку или порог называют водосливом. Водосливом также называют стенку или порог, стоящие на пути движения потока жидкости.

Водосливы по своему назначению можно подразделить на водосливы, которые  предназначаются для поддержания  горизонтов воды в водохранилищах и  сброса расходов воды (водосливы с  широким порогом или практического  профиля), и на водосливы мерные, служащие для замера расхода жидкости (с трапецеидальным или треугольным  отверстием)

\\

 

 

 

37. Истечение жидкости через насадки:

Насадки - короткие трубки, монтируемые, как правило, с внешней стороны резервуара таким образом, чтобы внутренний канал насадка полностью соответствовал размеру отверстия в тонкой стенке.

Цилиндрические  насадки(применяются в теле дамб для промывки осадочной воды)

1)цилиндрический внешний;

2) цилиндрический внутренний;

Конические насадки:

1)коничесчки сходящиеся;

Конидалные насадки (применяют для увеличения скорости и дальности полета струи воды (пожарные брандспойты, стволы гидромониторов).

2) конически расходящиеся (применяют для уменьшения скорости и увеличения расхода жидкости и давления на выходе во всасывающих трубах турбин.

 

 

 

38. Обтекание тел жидкостью:

Неудобнообтекаемые – тело, у которого большую часть силы гидродинамического сопротивления составляет сила сопротивления давления(шар, цилиндр, пластина при его поперечном обтекании);

Удобнообтекаемые – тело, у которого большую часть общего сопротивления составляет сопротивления трения(пластина при его продольном обтекании);

На  тело, обтекаемое потоком воды действуют  силы:

1. Сила гидродинамического взаимодействия  R;
2. Сила инерции m*(dv/dt);
3. Архимедова сила P_A ;
4. Сила тяжести G.

Критическая скорость – когда при равномерном падении тела в неподвижной жидкости или, наоборот, при обтекании свободно висящего в потоке неподвижного тела dv/dt = 0.

39. Подъемная сила. Сила лобового сопротивления:

При обтекании тел несимметричного  профиля сила гидродинамического взаимодействия не совпадает с направлением скорости потока. В этом случае ее разлагают  на две взаимно перпендикулярные составляющие:

Подъемная сила:

R_y = C_y*p*S*v²/2 ; Н, где С_y – коэффициент подъемной силы

Сила  лобового сопротивления:

R_x = C_x*p*S*v²/2 ; Н, где С_x – коэффициент лобового сопротивления.