Шпаргалка по "Гидравлике"

z – геометрический напор потока

- удельная потенциальная энергия  жидкости, отнесённая к единицы  массы жидкости 

- удельная кинетическая энергия  жидкости

- потеря напора и энергии  жидкости между сечениями

- пьезометрическая высота, которая  соответствует в левом столбце

- высота скоростного напора

Сумма всех высот – полный напор.

 

I – пьезометрическая линия, которая показывает изменение между напорами.

II – напорная линия – изменение полного напора между сечениями.

Пьезометрический  уклон – изменение пьезометрического  напора на единицу длины русла.

- гидравлический уклон

L – расстояние между сечениями

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14. Ламинарный и турбулентный режимы  движения жидкости.

 

Ламинарное  движение – это слоистое движение без перемешивания её частей.

Турбулентное  движение – интенсивное перемешивание.

- кинематическая вязкость для  круглых труб

- критическое число Рейнольдса

<   - движение ламинарное

> - движение турбулентное

Величина  при переходе из ламинарного в турбулентное и наоборот не соответствует друг другу.

=2300 – для жёстких труб

=1600 – для резиновых и лёгких  труб

- неустойчивое состояние

При ламинарном потоке потеря напора пропорциональна  скорости потока в первой степени  , m=1,75…2,0, т.е. пропорциональна квадрату скорости потока.

Ламинарным называется слоистое течение без перемешивания частиц жидкости и без пульсации скорости и давления. При ламинарном течении жидкости в прямой трубе постоянного сечения все линии тока направлены параллельно оси трубы, при этом отсутствуют поперечные перемещения частиц жидкости.

Турбулентным называется течение, сопровождающееся интенсивным перемешиванием жидкости с пульсациями скоростей и давлений. Наряду с основным продольным перемещением жидкости наблюдаются поперечные перемещения и вращательные движения отдельных объемов жидкости. Переход от ламинарного режима к турбулентному наблюдается при определенной скорости движения жидкости. Эта скорость называется критической υ _кр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15. Дифференциальные уравнения движения  вязкой жидкости (уравнения Навье-Стокса)

 

Уравнения Навье-Стокса – уравнения движения вязкой жидкости на основе дифференциальных уравнений Эйлера для идеальной  жидкости.

, dz – высота

- результирующая сила трения

Исходя  из гипотезы Ньютона:

- удельная сила трения, - коэффициент динамической вязкости

- уравнение Навье-Стокса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16. Потери напора (давления) жидкости  на трении

 

Потери  напора на трение рассчитываются по формуле Дарси-Вейсбаха:

- коэффициент гидравлического  сопротивления

l – длина трубопровода, d – его диаметр

V – скорость потока

Для ламинарного течения:

, 75 – для жестких труб, 150 –  для гибких шлангов.

Расчёт  потерь напора при ламинарном течении, в ряду стационарности этого течения:

Расчёт  потерь зависит от нескольких факторов:

-Стенки  трубы имеют микронеровности  (см. рис).

3 похода  к расчёту гидравлического коэффициента:

1) Когда  полностью перекрывает – гидравлически гладкие трубы.

Формула Блазиуса:

Область гидравлически гладких труб при  условии: , d – внутренний диаметр трубы, - эквивалентная шероховатость трубы.

2) Гидравлически  шероховатые трубы: 

Формула Шифринсона:

3) Переходная  или квадратная зона перехода:

Формула Альтиуля:

 

 

 

 

 

 

 

17. Потери  напора (давления) жидкости в местных  сопротивлениях

 

Местные потери напора обусловлены местными гидравлическими сопротивлениями, вызывающими деформацию потока. Местными сопротивлениями являются: сужения, расширения, закругления трубопроводов, фильтры, аппаратура управления и регулирования, изгибы, тройники, смятие, клапаны, распределители. При протекании жидкости через местные сопротивления изменяется её скорость и обычно возникают крупные вихри.

- ф-а Борда-Карно

, V – скорость местного сопротивления, - коэффициент местного сопротивления (определенный экспериментальным путём)

Местные сопротивления с  =1 даёт меньшие потери с =2.

На практике для многих гидроаппаратов существует рассчитанные местные сопротивления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18. Истечение  жидкости через отверстия при  постоянном напоре.

 

Отверстия в гидравлике делятся  на малые и большие.

Малые – отверстия, в различных  точках которого геометрический напор  одинаков.

Форма отверстий во многих случаях  существенно сказывается на параметрах вытекающего потока и его формы. Изменение формы стекающей струи  жидкости относительно отверстия называется инверсией жидкости.

Отверстия могут выполняться в тонкой или толстой стенке. Стенка считается тонкой, если её толщина S<2/3 напора. Толстая стенка, если S>2/3 напора.

Явление сжатия струи через отверстие  в тонкой стенке на определенном расстоянии:

- коэффициент сжатия струи

Сжатие называют совершенным, если боковые стенки сосуда не влияют на истечение струи.

Полное – сжатие по всему периметру

Если H=const, то это стечение при постоянном напоре

Свободное стечение жидкости – истечение  жидкости в атмосферу.

Скорость и расход жидкости : ,

Скорость для реальной жидкости корректируется с помощью коэффициентов  , - коэффициент скорости.

Для расхода: , - коэффициент расхода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19. Истечение  жидкости через насадки при  постоянном напоре.

 

Насадка – присоединённая к отверстию короткая труба (патрубок) с характерной длиной , которая предназначается для изменения скорости и (или) расхода жидкости.

 

Длинная труба – это труба, в которой суммарные местные потери малы по сравнению с потерями на трение по длине.

Короткая  труба – это труба, в которой суммарные местные потери соизмеримы с потерями на трение.

Патрубок – разновидность короткой трубы, у которой потери на трение ничтожно малы по сравнению с местными потерями.

Насадки подразделяют на внешние и  внутренние.

             

          Внешний  насадок                                        Внутренний насадок

 

Различают цилиндрические, конические расходящиеся, конические сходящиеся и коноидальные.

Схемы насадок:

                                

   Конические сходящиеся                                         Конические расходящиеся

        (диффузор)                                                                (конфузор)

Коэффициент скорости и расхода  для различных видов насадок:

Тип насадка			Применение
Внутренний цилиндрический	0,98	0,51
Внешний цилиндрический	0,82	0,82	Рекомендуется применять тогда, когда  необходимо скорейшее опустошение  сосуда с жидкостью, без необходимости  большой скорости течения
Конический сходящийся	0,92	0,92	Брансбойты, гидроструйная обработка, поливальные машины
Конический расходящийся	0,48	0,48	Пожарные пеногенераторы при высокой  скорости истечения
Коноидальный насадок	0,96	0,96	Обеспечивает наибольшую скорость исходящей  струи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20. Свободные  гидравлические струи

 

Свободные гидравлические струи – это поток жидкости, неограниченный твердыми стенками. Струя называется незатопленной, если она со всех сторон окружена атмосферой.

Затопленная струя – если струя  выходит в другую жидкую струю.

Движение струи жидкости в воздушной  среде подчиняется законам механики (тело брошенной под углом к  горизонту).

 

- дальность боя струи

- теоретическая дальность боя струи

При отсутствии сопротивления воздуха  .

Данная формула справедлива, если напор не превышает 7 м.

При напоре 35 м максимальная дальность боя будет при

Для струи, бьющей вертикально ( ) максимальный теоретический подъем составляет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21. Сила  воздействия потока жидкости  на твёрдую преграду.

 

Теорема об изменении количества движения

Исходная масса потока жидкости:

 - уравнение для активной гидродинамической силы, которая воздействует на преграду.

 

Рассмотрим частные случаи:

1. Взаимодействие струи с вертикальной поверхностью:              

  ;          

2)Взаимодействие струи с полусферической  поверхностью:

Данный эффект используется в активных гидравлических турбинах (ковшовые турбины), поскольку они имеют не плоские  лопасти, а объёмные с полусферическим  профилем.

 

 

 

 

 

 

 

22. Гидравлический  удар

 

Гидравлическим  ударом обычно называют резкое повышение давления, возникающее в напорном трубопроводе при резком изменении скорости жидкости. Гидравлический удар чаще всего возникает при быстром закрытии или открытии крана или иного устройства управления потоком.

Теоретическое и экспериментальное  исследование гидравлического удара  в трубах было впервые выполнено  Н. Е. Жуковским и опубликовано в  его фундаментальной работе “О гидравлическом ударе”, вышедшей в свет в 1898 г.

В результате гидравлического  удара происходит переход кинетической энергии жидкости в потенциальную, которая затрачивается на деформацию трубопровода и сжатие жидкости. Возникает ударная волна. Установлено, что на каждый 1м/с потери скорости давление возрастает на 1 МПа.

Различают прямой и непрямой гидравлический удар.

Прямой характеризуется условием , - время закрытия крана, L – расстояние ударной волны, С – скорость распространения ударной волны.

Непрямой удар: (меньшая разрушающая сила).