презентация_лек_1_инж_гид

1.

Инженерная академия
ДЕПАРТАМЕНТ СТРОИТЕЛЬСТВО
Инженерная гидравлика
Курс лекций для строителей
(бакалавриат)
Лекция № 1.
Основные физические свойства жидкостей.
Гидростатика.
1
Преподаватель: профессор Пономарев Н.К.

2. Вопросы Лекции:

Механика жидкости
ВОПРОСЫ ЛЕКЦИИ:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Основные физические свойства жидкостей. Силы, действующие на жидкость.
Гидростатика. Свойства гидростатического давления.
Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (Уравнения Эйлера)
Основное уравнение гидростатики и его следствия.
Давление жидкости на плоскости конечных размеров.
Давление жидкости на криволинейные поверхности
Напряжения в стенках труб круглого сечения.
Законы Архимеда и Паскаля
Литература:
1. Зуйков А.Л. Гидравлика : учебник: в 2 томах. Том 1. Основы механики жидкости/
А.Л. Зуйков; М-во образования и науки Росс. Федерации, Москва: МГСУ,2014.
https://obuchalka.org/20190723111715/gidravlika-tom-1-osnovi-mehaniki-jidkosti-zuikov-a-l-2014.html
2. Штеренлихт Д.В. Гидравлика.3-е изд. / Москва : КолосС, 2005
https://padaread.com/?book=34828
https://booksee.org/book/1222008
3.Гиргидов А.Д. Механика жидкости и газа (гидравлика) / Санкт-Петербург : Изд-во СПбГПУ, 2007
https://www.kodges.ru/nauka/vuz/uchebniki1/341282-mehanika-zhidkosti-i-gaza-gidravlika.html
4. Справочник по гидравлическим расчетам. / под ред. П.Г. Кисилева, Москва : Энергия, 1972
https://www.studmed.ru/kiselev-pg-spravochnik-po-gidravlicheskim-raschetam_7dc0280383d.html
https://avidreaders.ru/book/spravochnik-po-gidravlicheskim-raschetam.html
2

3. I. Основные физические свойства жидкостей. Силы, действующие на жидкость.

Механика жидкости (инженерная гидравлика) — наука, изучающая равновесие и
движение жидкости, а также ее взаимодействие с твердыми телами, погруженными в
нее, и твердыми поверхностями, граничащими с жидкостью.
Инженерная гидравлика позволяет разрабатывать методики решения различных прикладных задач в строительстве,
коммунальном хозяйстве, охране водных ресурсов и других многогранных сферах человеческой деятельности, связанных с водой и
другими жидкостями
Основные физические свойства жидкости:
1. Плотность жидкости ( способность изменять свой объем при нагревании (охлаждении) и
изменениях давления)
Плотностью жидкости ρ называется ее масса, заключенная в единице объема:
ρ = m/W
где m — масса жидкости; W — объем жидкости.
Единица измерения плотности — кг/м3. Плотность воды при 4°С ρ = 1000 кг/м3Механи
.
ка
жидкос
ти
3

4.

4

5.

Механика жидкости 5
2. Удельный вес
Удельный вес γ — это вес жидкости, приходящийся на единицу объема:
γ = G/W
где G — вес жидкости в объеме W.
Единица измерения удельного веса — Н/м3. Удельный вес воды при температуре 4°С γ = 9810 Н/м3.
Плотность и удельный вес связаны между собой соотношением
γ = ρg,
где g — ускорение свободного падения.
3. Температурное расширение.
Это свойство жидкости изменять свой объем при изменении температуры (с увеличением
температуры жидкость расширяется, с уменьшением сжимается), которое определяется температурным
коэффициентом объемного расширения жидкости βt:
где W0 — начальный объем жидкости;
∆W — изменение объема после изменения температуры;
t — изменение температуры.
Единица измерения βt — градус–1, для воды при t = 20°C βt = 0,000158 1/°C. Для большинства жидкостей с
увеличением давления βt растет.

6.

4. Сжимаемость.
Это свойство жидкости менять свой объем при изменении давления, которое
характеризуется коэффициентом объемного сжатия βp:
где W0 — начальный объем жидкости; ∆W — изменение объема после изменения давления;
∆p — изменение давления.
Единица измерения βp — Па–1. Коэффициент объемного сжатия капельных жидкостей
мало меняется в зависимости от давления и температуры. Для воды βp = 5 · 10–10 Па–1.
Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, называется модулем упругости
жидкости E и определяется по формуле:
E = 1/βp
Для воды E = 2 · 109 Па.
Механи
ка
жидкос
ти 6

7.

5. Вязкость жидкости
Вязкость — свойство жидкостей оказывать сопротивление сдвигу. Это
свойство проявляется только при движении жидкостей. Вязкость определяет
степень текучести жидкости. Наряду с легко подвижными жидкостями (вода,
спирт, воздух и др.) существуют очень вязкие жидкости (глицерин, машинные
масла и др.).Вязкость жидкости характеризуется коэффициентами динамической
вязкости μ или кинематической вязкости ν.
F=
μꙍdu/dn
τ = μdu/dn
ν=µ/ρ
7

8.

6. Силы действующие на жидкость.
На произвольно выделенный объем жидкости действуют два вида сил:
Поверхностные
Р = р S – сила давления
I = -m a - сила инерции
Массовые
G =m g – сила тяжести
Т =τ S – сила трения
Сила трения действует вдоль поверхности.
Массовые силы действуют по всем направлениям.
Сила давления направлена по нормали к поверхности.
Механи
ка
жидкос
ти 8

9.

II. Гидростатика. Свойства гидростатического давления
Гидростатика – раздел гидромеханики (механики жидкости),
рассматривающий законы равновесия жидкости и ее взаимодействие с
твердыми телами, находящейся
в состоянии абсолютного
или
относительного покоя.
1. Давление в точке в любом направлении одинаково и не зависит от
ориентации ds. Через точку М можно провести бесконечное
множество поверхностей и сила будет зависеть только от величины
ds.
2. Гидростатическое давление по нормали к поверхности.
3. Гидростатическое давление является непрерывной функцией
координат пространства p = f (x,y,z).
9

10.

III. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (Уравнения Эйлера)
Для
определения
закона
распределения
давления выделим в объеме покоящейся
жидкости элементарный объем и поместим его
в декартову систему координат (рис.1) и
составим баланс сил, действующих на него
в направлении всех трех координатных
осей (x, y, z). На выделенный параллелепипед
действуют лишь массовые силы и разности сил
давления.
Рис.1
10

11.

Разделим эти уравнения на