- •В.А.Кудинов, э.М.Карташов гидрАвЛика
- •Глава 1 введение
- •§ 1.1. Краткий исторический обзор развития гидравлики
- •§ 1.2. Определение науки «Гидромеханика»
- •§ 1.3. Реальные и идеальные жидкости
- •§ 1.4. Размерности физических величин, применяемых в гидРомеханИке
- •Глава 2 свойства жидкостей
- •§ 2.1. Основные физико-механические свойства жидкости
- •§ 2.2. Вязкость. Закон ньютона для внутреннего трения в жидкости
- •§ 2.3. Зависимость вязкости от температуры и давления. Вискозиметры
- •Глава 3 гидростатика
- •§ 3.1. Силы, действующие в жидкости
- •§ 3.2. Гидростатическое давление и его свойства
- •§ 3.3. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости
- •§ 3.4. Потенциал массовых сил
- •§ 3.5. Интеграл уравнений эйлера для несжимаемой жидкости
- •§ 3.6. Уравнение поверхности равного давления
- •§ 3.7. Основное уравнение гидростатики
- •§ 3.8. Методы и приборы для измерения давления. Абсолютное и избыточное давление. Вакуум
- •§ 3.9. Гидростатический напор и энергетический закон для жидкости, находящейся в равновесии
- •§ 3.10 Интегрирование уравнений эйлера для случая относительного покоя жидкости
- •§ 3.11. Сила давления жидкости на криволинейную поверхность произвольной формы
- •§ 3.12. Частные случаи расчета сил, действующих на криволинейные поверхности закономерных форм
- •§ 3.13. Сила давления жидкости на плоскую стенку произвольной формы
- •§ 3.14. Гидростатический парадокс
- •§ 3.15. Центр давления и определение его координат
- •§ 3.16. Простые гидравлические машины. Гидравлический пресс
- •§ 3.17. Гидравлический аккумулятор
- •§ 3.18. Закон Архимеда
- •§ 3.19. Условия плавучести и остойчивости тел, частично погруженных в жидкость
- •Глава 4 Гидродинамика
- •§ 4.1. Основные кинематические понятия и определения. Два метода исследования движения жидкости
- •§ 4.2. Траектории частиц и линии тока
- •§ 4.3. Установившееся движение
- •§ 4.4. Струйчатая модель движения жидкости. Трубка тока. Расход жидкости
- •§ 4.5. Средняя скорость
- •§ 4.6. Уравнение неразрывности в переменных эйлера в декартовой системе координат
- •§ 4.7. Дифференциальные уравнения движения идеальной (невязкой) жидкости (уравнения эйлера)
- •§ 4.8. Дифференциальные уравнения движения вязкой жидкости (уравнения навье-стокса)
- •§ 4.9. Уравнение бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости
- •§ 4.10. Физический и геометрический смысл уравнения бернулли. Напор жидкости
- •§ 4.11. Уравнение бернулли для элементарной струйки реальной жидкости
- •§ 4.12. Уравнение бернулли для потока реальной жидкости
- •§ 4.13. ГрафИческая иллюстрация уравнения бернулли для потока реальной жидкости
- •§ 4.14. Практическое применение уравнения бернулли
- •§ 4.15. Трубка прандтля
- •§ 4.16. Трубка вентури, сопло, диафрагма
- •Глава 5 основы теории гидродинамического подобия
- •§ 5.1. Основные понятия и определения теории подобия
- •§ 5.2. Теоремы теории подобия. Критерии подобия
- •§ 5.3. Физический смысл критериев подобия
- •§5.4. Метод анализа размерности
- •Глава 6
- •§ 6.1. Два режима движения жидкости
- •§ 6.2. Равномерное движение жидкости
- •§ 6.3. Основное уравнение равномерного потока. Уравнение динамического равновесия равномерного потока
- •§ 6.4. Ламинарное движение жидкости
- •§ 6.5. Расход жидкости
- •§ 6.6. Коэффициент линейных потерь при ламинарном движении жидкости
- •§ 6.7. Формирование изотермического ламинарного потока
- •§ 6.8. Основы гидродинамической теории смазки
- •§ 6.9. Турбулентное движение жидкости
- •§ 6.10. Турбулентное перемешивание. Пульсация скоростей и напряжений при турбулентном режиме
- •§ 6.11. Осреднение скоростей
- •§ 6.12. Осреднение напряжений
- •§ 6.13. Структура турбулентного потока
- •§ 6.14. Касательные напряжения в турбулентном потоке
- •§ 6.15. Полуэмпирические теории турбулентности
- •§ 6.16. Логарифмический закон распределения скоростей в круглой трубе
- •§ 6.17. Экспериментальные данные для коэффициента гидравлического сопротивления. Опыты Никурадзе и Зегжда
- •§ 6.18. Формулы для определения коэффициента гидравлического сопротивления
- •§ 6.19. Местные сопротивления
- •§ 6.20. Зависимость коэффициента местных потерь от числа Рейнольдса
- •§ 6.21. Принцип наложения потерь напора. Коэффициент сопротивления системы
- •§ 6.22. Основные расчетные формулы для определения потерь напора
- •Глава 7 Гидравлический расчёт трубопроводов
- •§ 7.1. Назначение и классификация трубопроводов
- •§ 7.2. Расчет и проектирование трубопроводов
- •§ 7.3. Гидравлический расчет простого трубопровода
- •§ 7.4. Метод эквивалентных потерь
- •§ 7.5. Гидравлический расчет сложных трубопроводов
- •§ 7.6. Гидравлические характеристики трубопроводов
- •§ 7.7. Гидроэнергетический баланс насосной установки
- •§ 7.8. Сифонные трубопроводы
- •§ 7.9. Гидравлический удар в трубах
- •§ 7.10. Кавитация
- •Глава 8 Истечение жидкости через отверстия и насадки
- •§ 8.1. Истечение через малое отверстие в тонкой стенке
- •§ 8.2. Истечение через большое отверстие
- •§ 8.3. Истечение через затопленное отверстие
- •§ 8.4. Истечение жидкости при переменном напоре
- •§ 8.5. Истечение через насадки
- •Оглавление
- •Средние значения модуля упругости е жидких и твердых тел
- •Средние значения эквивалентной шероховатости э
- •Библиографический список
§ 1.4. Размерности физических величин, применяемых в гидРомеханИке
Наука о точных измерениях называется метрологией. Метрология рассматривает единицы физических величин, эталоны, служащие для их воспроизведения, способы передачи правильных значений единиц от эталонов к образцовым рабочим мерам и измерительным приборам, методы и средства точных измерений и обработку результатов измерений.
Под физической величиной понимается количественная характеристика физического тела, явления или процесса. Измерением называется действие, выполняемое с помощью средств измерения и имеющее целью нахождение числового значения измеряемой величины в принятых единицах. Единицей измерения называется значение физической величины, принятое за основание сравнения для количественной оценки величин того же рода.
Единицы измерения бывают независимыми (исходными, основными) и производными. Основными являются единицы, размер которых устанавливается произвольно, независимо от размеров других единиц. Совокупность единиц, охватывающих все или отдельные области измерения, представляет собой систему единиц. Различные системы единиц отличаются друг от друга тем, какие единицы приняты за основные.
При изучении свойств жидкости необходимо принять определенную систему единиц измерения ее характеристик. С 1 января 1963 г. в нашей стране был введен в действие ГОСТ 9867-61 «Международная система единиц», согласно которому для всех областей науки и промышленности устанавливается Международная система единиц измерения СИ (система интернациональная), принятая в 1960 г. на XI Генеральной конференции по мерам и весам. В этой системе за единицу измерения длины, массы, времени и температуры соответственно приняты метр (м), килограмм (кг), секунда (с), Кельвин (К).
Ранее в гидравлике широко использовались физическая (СГС) и техническая (МКГСС) системы единиц измерения. Основными единицами измерения в физической системе приняты сантиметр (см) – грамм (г) – секунда (с), в технической – метр (м) – килограмм-сила (кгс) – секунда (с). Ввиду того
Таблица 1.1
Физические величины |
Единицы измерения |
||
СГС |
МКГСС |
СИ |
|
Площадь |
см2 |
м2 |
м2 |
Объем V |
см3 |
м3 |
м3 |
Скорость υ |
см/сек |
м/сек |
м/с |
Ускорение a |
см/сек2 |
м/сек2 |
м/с2 |
Масса m |
г |
кгс сек2/м |
кг |
Сила F |
гсм/сек2= дина (дин) |
кгс |
кгм/с2= Ньютон (Н) |
Удельный вес |
г/см2сек2= дин/см3 |
кгс/м3 |
кг/м2с2= Н/м3 |
Плотность |
г/см3 |
кгссек2/м4 |
кг/м3 |
Давление p |
г/смсек2 |
кгс/см2 |
кг/мс2=Н/м2 |
Напряжение |
г/смсек2 |
кгс/см2 |
кг/мс2=Н/м2 |
Динамический коэффициент вязкости |
г/смсек= пуаз (пз) |
кгссек/см2 |
кг/мс |
Кинематический коэффициент вязкости |
см2/сек= стокс (ст) |
м2/сек |
м2/с |
что многие учебники, а также значительная часть технической литературы построены на использовании единиц измерения СГС и МКГСС, необходимо иметь таблицу соответствия единиц измерения физических величин в различных системах (см. табл. 1.1).