Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Кафедра гидромеханики.pdf
Скачиваний:
22
Добавлен:
31.08.2019
Размер:
5.98 Mб
Скачать

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Оглавление (ТП 16-01)

1.

 

Гидростатика. Введение. ...............................................................................................................................

3

2.

Предмет курса, его цели и задачи................................................................................................................

3

3.

Роль гидравлики в нефтегазовом деле. ..........................................................................................................

4

4.

 

Основные понятия и определения. ..............................................................................................................

4

5.

Модели жидкостей. ..........................................................................................................................................

6

6.

 

Основные физические свойства жидкостей (смотри вопрос 4) ..............................................................

7

7.

Плотность. Удельный вес (смотри вопрос 4) ............................................................................................

7

8.

Температурное расширение (смотри вопрос 4).........................................................................................

7

9.

Сжимаемость жидкости. Коэффициент объемного сжатия (смотри вопрос 4) ...................................

7

10.

Вязкость. Кинематическая и динамическая (смотри вопрос 4) ..........................................................

7

11.

Неньютоновские жидкости .......................................................................................................................

7

12.

Гидростатика. Силы действующие на жидкость ........................................................................................

8

13.Гидростатическое давление ............................................................................................................................

8

14.Уравнение Эйлера ........................................................................................................................................

9

15.

Равновесие жидкости в поле силы тяжести ................................................................................................

9

16-17. Основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля ...........................................................................

10

18.

виды давления: избыточное, вакуумметрическое, абсолютное (полное) ............................................

11

19.

Пьезометрическая высота ............................................................................................................................

12

20.

гидростатическое давление на плоскую поверхность .............................................................................

13

21.

Понятие центра давления .............................................................................................................................

14

22.

Закон Архимеда .............................................................................................................................................

15

23.

Методы исследования движения жидкости ..............................................................................................

15

24.

Линии и труба тока, элементарная струйка, поток, локальные и средние скорости .........................

16

25.

Уравнение расхода жидкости ......................................................................................................................

17

26.

Уравнение неразрывности............................................................................................................................

18

27.

Ламинарный и турбулентный режим течения вязкой жидкости ...........................................................

18

28.

Опыты рейнольдса.........................................................................................................................................

19

29.

Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной и реальной жидкости ..........................

20

 

Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости.........................................

20

Уравнение Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости........................................................

21

30.

Геометрический, физический и энергетический смысл уравнения Бернулли ....................................

22

31.

Гидравлический уклон ..................................................................................................................................

22

32.

Уравнение для потока жидкости с поперечным сечением конечных размеров .................................

23

34.

Виды гидравлических сопротивлений .......................................................................................................

24

35.

Режимы течения жидкости в трубах ..........................................................................................................

24

36.

Число Рейнольдса ..........................................................................................................................................

25

37.

Ламинарное и турбулентное течения в трубах ........................................................................................

25

38.

Гидравлические сопротивления по длине ................................................................................................

25

39.

Местные гидравлические сопротивления..................................................................................................

25

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

40.

Формула Дарси-Вейсбаха.............................................................................................................................

25

41.

Закон Пуазейля...............................................................................................................................................

26

42.

График Никурадзе ........................................................................................................................................

26

43.

Внезапное сужение и внезапное расширение трубопровода. ................................................................

27

44.

Постепенное расширение и постепенное сужение трубопровода .........................................................

28

45.

Классификация трубопроводов ...................................................................................................................

28

46.

Три основные задачи расчета простого трубопровода ............................................................................

29

47.

Особенности расчета трубопроводов работающих под вакуумом........................................................

30

48.

Понятие о расчете сложных трубопроводов .............................................................................................

30

49.

Трубопровод с насосной подачей ...............................................................................................................

30

50.

Истечение жидкости из отверстий в тонкой стенке ................................................................................

32

51.

Истечение из сосудов со свободной поверхностью ...........................................................................

34

52.

Стечение под уровень ..............................................................................................................................

34

53. Истечение жидкости через насадки ...................................................................................................

35

54.

Коэффициенты сжатия струи, скорости и расхода. ............................................................................

36

55.

Насадки, их виды и области применения. ............................................................................................

37

56.............................................................................................................................................................................

 

38

57.Введение в подземную гидромеханику ..................................................................................................

40

58.Основные понятия теории фильтрации ..................................................................................................

41

59.Скорость фильтрации. Проницаемость...................................................................................................

41

60.Опыты и закон Дарси .................................................................................................................................

42

61.Пределы применимости закона Дарси и причины его нарушения ....................................................

43

62.число Рейнольдса для фильтрационного потока ...................................................................................

43

63. Нелинейные законы фильтрации ............................................................................................................

45

64.индикаторные кривые ................................................................................................................................

46

65. коэф продуктивности скважины .............................................................................................................

48

66.Установившаяся фильтрация несжимаемой жидкости ........................................................................

49

67.Плоские установившиеся потоки .............................................................................................................

52

68.прямолинейно-параллельная фильтрация ..............................................................................................

52

69.дебит и распределение давления при линейной фильтрации .............................................................

52

70.плоско-радиальная фильтрация жидкости .............................................................................................

53

71.понятие о гидродинамическом несовершенстве скважины ................................................................

55

72.дополнительные фильтрационные сопротивления ...............................................................................

56

73.способы расчетов течений в несовершенных скважинах ....................................................................

56

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1. Гидростатика. Введение.

Гидравлика делится на два раздела: гидростатика и гидродинамика. Гидростатикой называется раздел гидравлики, в котором рассматриваются законы равновесия жидкости и их практическое применение.

Гидростатическое давление В покоящейся жидкости всегда присутствует сила давления, которая называется гидростатическим давлением

.

Гидростатическое давление обладает свойствами.

Свойство 1. В любой точке жидкости гидростатическое давление перпендикулярно площадке касательной к выделенному объему и действует внутрь рассматриваемого объема жидкости.

Свойство 2. Гидростатическое давление неизменно во всех направлениях.

P'x = P''x; P'y = P''y; P'z=P''z

Свойство 3. Гидростатическое давление в точке зависит от ее координат в пространстве.

P=f(x, y, z)

Основное уравнение

P = P0 + ρgh = P0 + hγ

Полученное уравнение называют основным уравнением гидростатики. По нему можно посчитать давление в любой точке покоящейся жидкости. Это давление, как видно из уравнения, складывается из двух величин: давления P0 на внешней поверхности жидкости и давления, обусловленного весом вышележащих слоев жидкости. γ- удельный вес жидкости.

2. Предмет курса, его цели и задачи.

Основные принципы, используемые в гидравлике, те же, что и в механике твердых тел; они основаны на законах движения Ньютона. Однако применение этих принципов к задачам гидравлики отличается некоторыми особенностями благодаря разнице между свойствами жидкостей и газов, с одной стороны, и твердых тел – с другой стороны.

Перед изучением основных положений гидравлики следует детально рассмотреть основные физические свойства жидкостей и газов. Необходимо четко усвоить сходство и различие между капельной жидкостью и газом и иметь в виду, что в ряде случаев законы, справедливы для

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

капельных жидкостей, могут быть приложены и к газам. В отличие от твердых тел жидкости оказывают слабое сопротивление изменению своей формы, а в отличие от газов – сильное сопротивление изменению своего объема. Сопротивление жидкостей изменению своей формы характеризуется их вязкостью.

Целью изучения дисциплины "Гидравлика" является приобретение теоретической и практической подготовки инженеров с применением гидрофицированных транспортных средств. Данный курс обеспечивает понимание законов равновесия и движения жидкостей, проектирование и правильную эксплуатацию, и обслуживание гидрофицированных транспортных машин и оборудования.

Задачи изучения дисциплины

В результате изучения курса "Гидравлика" студент должен иметь представление:

-об общих законах статики и динамики жидкостей;

-о методах расчета основных параметров и характеристик процессов с использованием жидкости;

-о назначении и области применение гидравлических машин и оборудования;

3.Роль гидравлики в нефтегазовом деле.

Гидравлическим явлениям принадлежит ведущая роль в такой области техники как бурение нефтяных и газовых скважин. При любом способе бурения невозможно обойтись без циркуляции промывочной жидкости, одним из основных назначений которой является вынос выбуренной породы и создание на стенках скважины малопроницаемой корки.

Комплексное использование гидродинамических соотношений, подчиненное выполнению ряда требований (минимум забойного давления, вынос выбуренной породы, целостность ствола скважины и др.) составляет основу гидравлической программы, реализация которой должна обеспечить высокие техникоэкономические показатели.

4. Основные понятия и определения.

Жидкостью называется такое физическое тело, частицы которого обладают очень большой подвижностью относительно друг друга.

Все жидкости делятся на два класса: капельные и газообразные. Капельные жидкости почти несжимаемы. Газообразные жидкости очень слабо сопротивляются всякой силе, стремящейся уменьшить их объем; не заключенные в закрытый сосуд газы стремятся занять возможно больший объем.

Плотностью называют отношение массы тела к его объему. Размерность плотности:

кг/м3.

Удельным весом называют отношение веса тела к его объему. Размерность удельного

веса составляет: Н/м3 или кг/м2 сек2.

 

Удельный вес

и плотность

связаны соотношением:

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Сжимаемость — изменение объема жидкости под действием внешних сил (давления).

Сжимаемость жидкости характеризуется коэффициентом объемного сжатия р . Коэффициентом объемного сжатия называется относительное изменение объема жидкости при изменении давления на единицу

Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, называется модулем объемной упругости жидкости

Температурное расширение. С увеличением температуры жидкость расширяется. Температурное расширение характеризуется коэффициентом температурного расширения, который представляет собой относительное изменение объема жидкости при изменении температуры на 1°.

Поверхностное натяжение. Поверхностное натяжение (капиллярность) – свойство, обусловленное силами взаимного притяжения, возникающими между частицами (молекулами) жидкости. Под действием этих сил поверхность жидкости как бы покрывается равномерно напряженной тонкой пленкой, стремящейся придать объему жидкости форму с минимальной поверхностью. Силы поверхностного натяжения развивают молекулярное давление в жидкости, нормальное к ее поверхности. Влиянием поверхностного натяжения обычно пренебрегают. Однако при изучении потоков с малой глубиной, в капиллярных трубках некоторых измерительных приборов, при решении ряда задач на фильтрацию его необходимо учитывать, так как силой поверхностного натяжения объясняется капиллярное поднятие или опускание жидкости на высоту, определяемую по

зависимости

Характеризуется коэффициентом поверхностного натяжения

Коэффициент пропорциональности σ ,зависит от природы соприкасающихся сред, степени чистоты жидкости и ее температуры.

Коэффициент поверхностного натяжения можно также представить соотношением

где F – сила поверхностного натяжения;

l – длина линии раздела сред.

Коэффициент поверхностного натяжения падает с ростом температуры и практически не зависит от давления. Поверхностное натяжение может быть существенно снижено с помощью поверхностно - активных веществ, к числу которых относятся моющие средства.

[ Ст= 10-4 м2/с],

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Вязкостью называется свойство жидкости сопротивляться касательным усилиям. Такое свойство жидкости обуславливается молекулярным строением жидкости и молекулярными силами притяжения.

Вязкость жидкости в расчетном отношении характеризуется так называемым динамическим коэффициентом вязкости μ или кинематическим коэффициентом вязкости ν, представляющим

отношение динамического коэффициента вязкости к плотности жидкости, 2/с]

Вязкость зависит от рода жидкости, температуры и давления. С увеличением температуры вязкость уменьшается, а с увеличением давления — увеличивается. Однако влияние давления на вязкость мало, если только оно не становится очень большим (в сотни атмосфер).

5. Модели жидкостей.

Под моделью жидкостив механике жидкости и газа понимают такую гипотетическую среду, в которой учтенытолько некоторые физические свойствареальной среды, существенные для определенного круга явлений и технических задач.

Воснове всех моделей жидкости, рассматриваемых в различных разделах механики жидкости и газа,

лежит модель материального континуума – гипотетической сплошной среды.

Взависимости от тех свойств, которые приписывают гипотетической сплошной среде, получают различные её модели: вязкую и идеальную жидкости, сжимаемую и несжимаемую жидкости и др.

Все реальные жидкости (капельные жидкости и газы) обладают вязкость и поэтому их называют вязкими жидкостями. Термин «вязкая жидкость» не следует понимать так, что жидкость имеет большую вязкость, речь идет только о том, что она обладает вязкостью вообще как свойством оказывать сопротивление изменению формы, т.е. относительному сдвигу частиц(деформации сдвига). Движение вязкой жидкости сопровождается внутренним трением, а напряженное состояние такой жидкости характеризуется наличием касательных напряжений.

Напротив идеальная жидкость абсолютно лишена названных выше свойств и при исследовании её движения нет необходимости учитывать силы внутреннего трения, поскольку в жидкости, лишенной вязкости, касательные напряжения равны нулю. Идеальная жидкость не оказывает изменению формы никакого внутреннего сопротивления.

Сжимаемая жидкость – модель жидкости, учитывающая действительно существующую сжимаемость всех реальных жидкостей. При исследовании движения сжимаемой жидкости плотность является функцией давления и температуры. Сжимаемая жидкость – основная модель жидкости, используемая в газовой динамике.

Несжимаемая жидкость– модель жидкости, плотность которой при изменении давления и температуры не изменяется. Эта модель используется для упрощения исследования течений в тех