Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
16-08-2014_11-22-08 / МУ к РГР Гидравлика-пгс.doc
Скачиваний:
17
Добавлен:
30.05.2015
Размер:
216.06 Кб
Скачать

3

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра природообустройства,

строительства и гидравлики

Методические указания

К выполнению расчетно-графической работы

Направление подготовки дипломированного специалиста

270100 Строительство

Уфа2010

УДК 378.147: 532

ББК 74. 58: 30.128

М 54

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета землеустройства и лесного хозяйства для студентов 3 курса очной формы обучения для подготовки дипломированного специалиста по понаправлению 270100 Строительство (протокол № 4 28 января 2010 г.)

Составитель: профессор Алмаев Р.А.

Рецензент: доцент Ишбулатов М.Г.

Ответственный за выпуск: заведующий кафедрой природообустройства, строительства и гидравлики к.с.-х.н., доцент Мустафин Р.Ф.

Введение

Методические указания включают рекомендации по методике решения задач и выполнению расчетно-графических работ с использованием основных уравнений гидростатики и гидродинамики по темам: "Сила давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности", "Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости", "Гидравлический расчет трубопроводов", "Истечение жидкости через отверстия и насадки", "Гидравлический удар в трубопроводах".

Приступая к выполнению расчетного задания, следует, используя учебную литературу, проработать соответствующий теоретический материал, уяснить общую методику расчета, физический смысл и условия применимости расчетных уравнений и формул. Решение должно иллюстрироваться расчетной схемой и сопровождаться краткими пояснениями. При этом необходимо использовать общепринятые обозначения физических величин и сокращения слов. Значения коэффициентов и табличных функций даются со ссылкой на литературный источник. Во избежание ошибок подстановка в формулу числовых значений величин выполняется в порядке ее написания и в одной системе единиц измерения. Расчеты следует выполнять в системе СИ.

1 Рекомендации по выполнению заданий

1.1 Задание по теме: "Сила давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности".

Условием задания предусмотрено решение двух задач.

В первой задаче для заданной расчетной схемы требуется определить усилие для открытия плоского затвора, смонтированного в открытом канале. Затвор испытывает одно - или двухстороннее воздействие жидкости и может совершать поступательное движение в направляющих. Искомое усилие находится с учетом действующих на затвор внешних сил: давления жидкости, трения в направляющих, веса затвора.

Расчет выполняется в следующем порядке:

1) Определяют величину силы давления жидкости на затвор:

Р = рс, (1.1)

где рс - давление в центре тяжести рассматриваемой фигуры;

 - площадь смоченной поверхности фигуры.

Следует найти положение и глубину hс погружения центра тяжести затвора и по основному уравнению гидростатики определить давление рс. Расчет можно вести по абсолютным или избыточным давлениям в рассматриваемых точках. При абсолютном равновесии давление в произвольной точке объема однородной жидкости:

рабс= р0+gh , (1.2)

где р0 – абсолютное давление на свободной поверхности жидкости;

  плотность жидкости;

g – ускорение свободного падения;

h – глубина погружения рассматриваемой точки.

2) Определяют точку приложения силы давления

Для вертикальной плоской фигуры заглубление точки приложения силы давления

hд= hc+ (J0/hc), (1.3)

где hс - глубина погружения центра тяжести фигуры;

J0 - центральный момент инерции площади .

Координаты центра тяжести плоских фигур и моменты инерции J0 приведены в литературе /2,6/. Отсчет глубин hc и hд от уровня свободной поверхности.

В случае наклонной плоской фигуры формула (1.3) записывается по продольным координатам ус центра тяжести фигуры (точка С) и уд центра давления (точка Д). При этом, очевидно, hc = усsin и hд = удsin, где  - угол наклона фигуры к горизонту.

При двухстороннем воздействии среды на затвор следует определить силы давления слева и справа, их равнодействующую и точку ее приложения. Для определения точки приложения равнодействующей составляется уравнение моментов сил. На расчетной схеме следует показать направление действия сил, глубины погружения точек приложения сил.

При графо-аналитическом решении задачи по расчетным данным в принятых масштабах длины и давления строится эпюра давления на рассматриваемую поверхность. Величина силы давления будет численно равна объему эпюры. Линия действия силы проходит через центр тяжести эпюры.

3) Определяют усилие, потребное для открытия затвора

Для этого следует составить расчетную схему сил и записать уравнение равновесия сил, действующих на затвор.

Во второй задаче рассматривается воздействие жидкости на криволинейную (цилиндрическую) поверхность. Требуется определить величину силы давления и точку ее приложения.

Расчет выполняется в следующей последовательности:

1) Определяют горизонтальную составляющую силы давления:

Рх = рсwz , (1.4)

где рс - давление в центре тяжести вертикальной проекции криволинейной поверхности;

w - площадь этой проекции.

Рассматриваемая криволинейная поверхность проектируется на вертикальную плоскость, находится центр тяжести полученной проекции (точка С) и давление рс. В зависимости от условия задачи расчет Рх ведется по абсолютному или избыточному давлению.

Точка приложения силы Рх , как и в случае плоской поверхности, находится с использованием формулы (1.3).

Величина силы Рх и положение центра давления могут быть найдены графо-аналитическим способом построением эпюры давления.

2) Определяют вертикальную составляющую силы давления:

Рz = g Wт.д , (1.5)

где g - удельный вес жидкости;

Wт.д - объем тела давления.

Построение тела давления подробно рассмотрено в учебной литературе /1,2,4/. В случае цилиндрической поверхности его объем найдется как произведение площади поперечного сечения тела давления S т.д на ширину поверхности b, т.е. Wт.д. = S т.д b.

Вертикальная составляющая силы давления Рz проходит через центр тяжести объема Wт.д. Если объем тела давления заполнен жидкостью, Рz положительна и направлена вниз; если объем тела давления не заполнен жидкостью (фиктивное тело давления), Рz отрицательна и направлена вверх.

Удобно найти центр тяжести тела давления графическим способом. Для этого тело давления разбивают на ряд горизонтальных и вертикальных полос, находят их центры тяжести и соединяют полученные точки плавными линиями. В точке пересечения линий и будет расположен центр тяжести объема Wт.д.

3) Определяют равнодействующую силу и точку ее приложения.

Величина силы:

Р = Ö Рх2 + Рz2 (1.6)

Направление силы (по углу j):

tg j = Рz / Рх (1.7)

Координаты точки приложения силы можно определить из уравнения окружности х2 + z2 = r2 .

Для графического определения координат х и z необходимо с учетом принятого масштаба построений изобразить на рисунке эпюру давления на вертикальную проекцию криволинейной поверхности и тело давления, показать силы Рх и Рz , на линиях действия этих сил построить параллелограмм и найти равнодействующую силу Р. Для точки пересечения линии действия силы с криволинейной поверхностью найти координаты х и z.

Соседние файлы в папке 16-08-2014_11-22-08