Пороговый уровень освоения компетенции

1. Модели жидкой среды. Гипотеза сплошности и гипотеза о локальном термодинамическом равновесии. Уравнения состояния. Идеальный и совершенный газ.

2. Силы, действующие в жидкости. Коэффициент вязкости. Обобщенная гипотеза Ньютона. Ньютоновские и реологические жидкости.

3. Математический аппарат (описание) движения сплошной и разреженной сред. Режимы течения газов и жидкостей. Особенности описания турбулентных, многофазных и химически реагирующих течений.

4. Законы сохранения МЖГ в интегральной форме. Уравнения МЖГ в дифференциальной форме (уравнения в частных производных). Уравнения Навье-Стокса.

5. Законы сохранения гидродинамики в интегральной форме при одномерном движении в канале.

6. Гидростатическое давление.

7. Закон Паскаля.

8. Закон Архимеда. Задача

9. Модель идеальной жидкости.

10. Уравнения Эйлера.

11. Уравнения Бернулли.

12. Сверхзвуковое движение газов.

13. Уравнения Навье-Стокса.

14. Ламинарный режим течения.

15. Задача о течении в плоской щели.

16. Турбулентное течение. Число Рейнольдса.Критическое число Рейносльдса.Подходы к математическому моделированию турбулентных течений.

17. Методология моделирования осредненного течения.

18. Методология моделирования крупномасштабных вихрей.

19. Течение жидкости и газа по трубам.

20. Потеря напора. Формула Дарси-Вейсбаха.

Продвинутый уровень освоения компетенции

1. Модели жидкой среды. Гипотеза сплошности и гипотеза о локальном термодинамическом равновесии. Уравнения состояния. Идеальный и совершенный газ.

2. Силы, действующие в жидкости. Коэффициент вязкости. Обобщенная гипотеза Ньютона. Ньютоновские и реологические жидкости.

3. Математический аппарат (описание) движения сплошной и разреженной сред. Режимы течения газов и жидкостей. Особенности описания турбулентных, многофазных и химически реагирующих течений.

4. Законы сохранения МЖГ в интегральной форме. Уравнения МЖГ в дифференциальной форме (уравнения в частных производных). Уравнения Навье-Стокса.

5. Законы сохранения гидродинамики в интегральной форме при одномерном движении в канале.

6. Гидростатическое давление.

7. Закон Паскаля.

8. Закон Архимеда. Задача

9. Модель идеальной жидкости.

10. Уравнения Эйлера.

11. Уравнения Бернулли.

12. Сверхзвуковое движение газов.

13. Уравнения Навье-Стокса.

14. Ламинарный режим течения.

15. Задача о течении в плоской щели.

16. Турбулентное течение. Число Рейнольдса.Критическое число Рейносльдса.Подходы к математическому моделированию турбулентных течений.

17. Методология моделирования осредненного течения.

18. Методология моделирования крупномасштабных вихрей.

19. Течение жидкости и газа по трубам.

20. Потеря напора. Формула Дарси-Вейсбаха.

21. Формулы для коэффициента трения для гладких и шероховатых труб.

22. Потери полного давления на местных сопротивлениях.

23. Пограничный слой (ПС). Уравнения ПС: сжимаемая и несжимаемая жидкость.

24. Схема течения в турбулентной струе. Затопленные и спутные струи.

25. Критерии подобия. Подобие при течении жидкостей в ПС и в трубах. Условия подобия при обтекании тел.

26. Газодинамические функции стационарного торможения. Газодинамические функции расхода.

27. Течение в идеализированном канале или сопле. Критическая скорость. Приведенная скорость.

28. Сверхзвуковое течение в сопле.

29. Стационарное истечение в вакуум.

30. Виды газодинамических разрывов. Скачок уплотнения.

Высокий уровень освоения компетенции

1. Модели жидкой среды. Гипотеза сплошности и гипотеза о локальном термодинамическом равновесии. Уравнения состояния. Идеальный и совершенный газ.

2. Силы, действующие в жидкости. Коэффициент вязкости. Обобщенная гипотеза Ньютона. Ньютоновские и реологические жидкости.

3. Математический аппарат (описание) движения сплошной и разреженной сред. Режимы течения газов и жидкостей. Особенности описания турбулентных, многофазных и химически реагирующих течений.

4. Законы сохранения МЖГ в интегральной форме. Уравнения МЖГ в дифференциальной форме (уравнения в частных производных). Уравнения Навье-Стокса.

5. Законы сохранения гидродинамики в интегральной форме при одномерном движении в канале.

6. Гидростатическое давление.

7. Закон Паскаля.

8. Закон Архимеда. Задача

9. Модель идеальной жидкости.

10. Уравнения Эйлера.

11. Уравнения Бернулли.

12. Сверхзвуковое движение газов.

13. Уравнения Навье-Стокса.

14. Ламинарный режим течения.

15. Задача о течении в плоской щели.

16. Турбулентное течение. Число Рейнольдса.Критическое число Рейносльдса.Подходы к математическому моделированию турбулентных течений.

17. Методология моделирования осредненного течения.

18. Методология моделирования крупномасштабных вихрей.

19. Течение жидкости и газа по трубам.

20. Потеря напора. Формула Дарси-Вейсбаха.

21. Формулы для коэффициента трения для гладких и шероховатых труб.

22. Потери полного давления на местных сопротивлениях.

23. Пограничный слой (ПС). Уравнения ПС: сжимаемая и несжимаемая жидкость.

24. Схема течения в турбулентной струе. Затопленные и спутные струи.

25. Критерии подобия. Подобие при течении жидкостей в ПС и в трубах. Условия подобия при обтекании тел.

26. Газодинамические функции стационарного торможения. Газодинамические функции расхода.

27. Течение в идеализированном канале или сопле. Критическая скорость. Приведенная скорость.

28. Сверхзвуковое течение в сопле.

29. Стационарное истечение в вакуум.

30. Виды газодинамических разрывов. Скачок уплотнения.

31. Истечение жидкости или газа через отверстия и насадки.

32. Местное сопротивление. Коэффициенты потерь полного давления.

33. Течение в канале с трением. Тепловое, расходное и механическое воздействия на поток в канале.

34. Уравнения сохранения для неустановившегося течения в канале.

35. Газодинамические функции нестационарного изоэнтропного торможения. Волны конечной амплитуды (ВКА). Простые ВКА.

36. Задача о нестационарном истечении в вакуум.

37. Задача о распаде произвольного разрыва (РПР).

38. Отражение волн от открытого и закрытого концов трубопровода.

39. Гидравлический удар.

40. Модель нестационарного течения как обобщение задачи о РПР.

Примеры задач на практических занятиях и на экзамене.

Задача 1. Канистра, заполненная бензином и не содержащая воздуха, нагрелась на солнце до температуры . На сколько повысилось давление бензина внутри канистры, если бы она была абсолютно жесткой? Начальная температура бензина . Модуль объемной упругости бензина принять равным , коэффициент температурного расширения .

Задача 2. Определить абсолютное давление воды в трубопроводе если U-образной ртутный манометр, подключенный по схеме (рис. 1-1) показал перепад Барометрическое давление 760

Рис. 1-1

Задача 3. Конденсатоотводчик с поплавком, открытым сверху (рис. 1-2), работает на перепаде давлений . Определить наполнение поплавка, при котором клапан откроется, если известны: емкость поплавка , диаметр отверстия выпускного клапана и масса поплавка . Плотность конденсата .

Рис. 1-2

Задача 4. Два резервуара, заполненные спиртом и водой, соединены между собой трехколенным манометром, в котором находятся спирт, ртуть, вода и воздух (рис. 1-3). Положение уровней жидкостей измеряется относительно одной общей плоскости. Уровень спирта в левом резервуаре , уровень воды в правом - . Давление в резервуарах контролируется с помощью манометра и вакуумметра. Определить разность давлений в резервуарах, если в трехколенном манометре установилось следующее положение уровней жидкостей: , , , (, , , ).

Рис. 1-3

Задача 5. Определить массу колокола, имеющего диаметры , , , если глубина его погружения в воду при плавании в закрытом сосуде , подъем уровня воды внутри колокола , а избыточное давление на поверхности воды вне колокола (рис. 1-4).

Рис. 1-4

 

Задача 1. Отверстие в боковой вертикальной стенке закрытого резервуара, представляющее собой равносторонний треугольник со стороной , закрыто крышкой (рис. 2-1). Определить силу давления воды на крышку, если горизонтальное основание треугольного отверстия расположено на глубине , а манометрическое давление на свободной поверхности .

Рис. 2-1

 

Задача 2. Щитовой затвор должен автоматически опрокидываться для пропуска воды при уровне последней (рис. 2-2). Щит проворачивается на цапфах О диаметром . Ширина щита , его угол наклона . Найти на каком расстоянии должна быть расположена ось поворота щита, если под ним имеется постоянный уровень воды , определить силу , воспринимаемую его опорами в момент опрокидывания.

 

Рис. 2-2

 

 

Задача 3. Определить силу гидростатического давления воды на ширины нижней криволинейной части сооружения (рис. 2-4), если , .

Рис. 2-3

Задача 1. Система из двух поршней (рис. 3-1), соединенных штоком, находится в равновесии. Определить силу, сжимающую пружину. Жидкость, находящаяся между поршнями и в бачке, - масло с плотностью . Диаметры: ; ; высота ; избыточное давление .

Рис. 3-1

 

Задача 2.. Гидравлический домкрат (рис. 3-2) имеет диаметр большего поршня , а диаметр меньшего поршня , коэффициент полезного действия . Плечи рычага: , . Определить усилие, которое необходимо приложить на конце рычага, чтобы поднять груз .

Рис. 3-2

 

Задача 3. Топливный бак автомобиля длиной , шириной и высотой движется с ускорением (рис. 3-3). Определить минимальное количество топлива в баке, обеспечивающее его подачу без подсоса воздуха. Считать, что бензопровод установлен в центре горизонтальной проекции бака, его диаметр мал по сравнению с длиной бака, .

Рис. 3-3

 

Задача 4. В сосуд высотой залита жидкость до уровня (рис. 3-4). Определить до какой угловой скорости можно раскрутить сосуд, с тем, чтобы жидкость не выплеснулась из него, если его диаметр .

 

Рис. 3-4

Задача 1. Вода движется в трубопроводе диаметром , в котором находится гидродинамическая трубка диаметром (рис. 4-1). Определить: а) скорость движения воды в трубопроводе, если показание гидродинамической трубки ; б) показание гидродинамической трубки h, если скорость воды в сечении трубопровода, нестесненном гидродинамической трубкой, .

Рис. 4-1

 

Задача 2. Из верхнего резервуара в нижний поступает вода при по новому стальному сифонному трубопроводу (рис. 4-2) диаметром , длиной и расходом , а расстояние от начала трубопровода до сечения 1-1 равно 4 м. Определить: а) разность уровней в резервуарах; б) превышение наивысшей точки сифона над уровнем воды в верхнем резервуаре при условии, что полное давление в сечении 1-1 не должно быть менее ; в) вакуум в наивысшей точке сифона при превышении ее отметки над уровнем воды в верхнем резервуаре .

Рис. 4-2

 

Задача 3. Центробежный насос (рис. 4-3) подает воду с температурой по стальной трубе диаметром и длиной при геометрической высоте нагнетания . Определить: а) расход воды в трубопроводе, если в сечении х-х давление ; б) давление в сечении х-х при расходе .

Примечание: В первом приближении при решении задачи следует принимать квадратичную область гидравлических сопротивлений и затем уточнить значение .

Рис. 4-3

Задача 4. Резервуары А и В соединены горизонтальной чугунной трубой переменного сечения (рис 4-4) с длинами участков , и диаметрами и . По трубе движется вода при температуре и напоре . Определить: а) расход в трубопроводе и построить пьезометрическую линию, если в резервуаре А манометрическое давление на свободной поверхности воды , а ; б) абсолютное давление на свободной поверхности воды в резервуаре, необходимое для пропуска воды по трубе с расходом и .

Рис.4-4

Задача 1. Определить давление в напорном баке , необходимое для получения скорости истечения из брандспойта (рис. 5-1). Длина шланга ; диаметр ; диаметр выходного отверстия брандспойта . Высота уровня воды в баке над отверстием брандспойта . Учесть местные гидравлические сопротивления при входе в трубу ; в кране ; в брандспойте , который отнесен к скорости . Шланг считать гидравлически гладким. Вязкость воды .

 

Рис. 5-1

 

Задача 2. Вода перетекает из бака А в резервуар Б по трубе диаметром и длиной (рис. 5-2). Определить расход воды, если избыточное давление в баке ; высоты уровней , . Режим истечения считать турбулентным. Коэффициенты сопротивления принять: на входе ; в вентиле ; в коленах ; на трение .

Рис. 5-2

Задача 3. Определить расход воды, протекающий из верхнего в нижний резервуар по системе труб, показанной на схеме (рис. 5-3). Разность уровней воды в баках . Диаметры труб (мм) указаны на схеме. Длина труб: , , . Воспользоваться значениями расходных характеристик для новых водопроводных труб.

Рис. 5-3

Задача 1. Сравнить расходы при перетекании воды из верхнего открытого бака в нижний (рис.6-1) через цилиндрическую трубу диаметром и через диффузор с тем же диаметром входа и выходным диаметром , если уровни в баках постоянны, а высоты , , . Коэффициент сопротивления плавно сходящегося входного участка , коэффициент потерь в диффузоре и коэффициент сопротивления трения в трубе .

Рис. 6-1

 

Задача 2. Сосуд «Мариотта» представляет собой плотно закрытый сосуд (рис. 6-2), в крышке которого укреплена трубка, сообщающая сосуд с атмосферой. Трубка может быть укреплена на различной высоте. В стенке сосуда имеется отверстие диаметром , через которое происходит истечение в атмосферу. Какое давление установится в сосуде на уровне нижнего обреза трубки при истечении? Определить скорость истечения и опорожнения сосуда «Мариотта» от верха до нижнего обреза трубки. Объемом жидкости в трубке и сопротивлением при истечении пренебречь ().

Рис. 6-2\

Задача 1. Центробежный насос с заданной при характеристикой (рис. 7-1) перекачивает воду из резервуара с отметкой 5 м в резервуар с отметкой 16 м по трубопроводам размерами , (, ) и , (, ).

а) определить подачу, напор насоса, его мощность. б) найти частоту вращения насоса, необходимую для увеличения его подачи на 50 %.

 

Рис. 7-1

 

Задача 2. Центробежный насос осуществляет циркуляцию воды в кольцевом трубопроводе с компенсационным бачком, открытым в атмосферу (рис.7-2). Определить мощность при (характеристика насоса задана), если температура перекачиваемой воды 60 ⁰С, приведенная длина трубопровода (с учетом местных сопротивлений) 200 м, его диаметр 0,1 м и коэффициент сопротивления трения 0,025.

Рис.7-2

13. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Для освоения дисциплины – специализированная лаборатория

Название лаборатории

Материально-техническое обеспечение

309-2 Лаборатория «Гидравлика и гидрогазодинамика»

1. Лабораторный стенд «Изучение поля скоростей потока в трубопроводе» Оборудование – вентилятор с электродвигателем, всасывающий и нагнетательный трубопровод, лабораторный трансформатор, тахометр с тахогенератором, дифференциальный микроманометр, барометр, влагомер, термометр, амперметр, вольтметр. 2. Лабораторный стенд «Определение гидравлических сопротивлений элементов напорного трубопровода» Оборудование - напорный бак с центробежным насосом, участок внезапного расширения, внезапного сужения, запорный вентиль муфтовое закругление, прямой участок трубы, гидродинамические трубки, манометры – 5 шт., вольтметр, амперметр, расходомер. 3. Лабораторный стенд «Определение энергетических характеристик центробежного вентилятора. Работа центробежного вентилятора на сеть» Оборудование - центробежный вентилятор, ЛАТР, всасывающая и нагнетательная трубы, сменные шайбы, тахометр, дифференциальный манометр, дифференциальный микроманометр, термометр, амперметр, вольтметр. 4. Лабораторный стенд «Определение характеристик центробежного насоса. Работа центробежного насоса на сеть» Оборудование - центробежный насос, ЛАТР, расходный бак, всасывающий и нагнетательный трубопроводы, задвижка для регулирования расхода воды, стробоскопический тахометр, ртутный дифференциальный манометр, амперметр переменного тока,вольтметр переменного напряжения.

 

Для обеспечения освоения дисциплины учебная аудитория снабжена учебной мебелью, мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.

13.2. Программное обеспечение: Windows 7/XP.

13.3. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы – не предусмотрено.

 

14.Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

14.1. Основная учебная литература

1. Черняк, В. Г. Механика сплошных сред [Электронный ресурс]: учебное пособие для студентов вузов / В. Г. Черняк, П. Е. Суетин; Университетская библиотека онлайн (ЭБС). – Москва: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 353 с. – Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/book/69276/.

 

14.2 Дополнительная учебная и учебно-методическая литература

1. Гидравлика и гидравлические машины [Электронный ресурс]: учеб. пособие для студ. направлений бакалавриата 110800 "Агроинженерия", 151000 "Технологические машины и оборудование", 190600 "Эксплуатация транспортных средств", 250400 "Технология и оборудование лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств" и спец. 190601 "Автомобили и автомобильное хозяйство", 190603 "Сервис транспортных и технологических машин и оборудования", 150405 "Машины и оборудование лесного комплекса", 110301 "Механизация сельского хозяйства", 110302 "Электрификация и автоматизация сельского хозяйства", 250401 "Лесоинженерное дело", 250403 "Технология деревообработки" всех форм обучения / А. Ф. Триандафилов, С. Г. Ефимова; М-во образования и науки Рос. Федерации, Сыкт. лесн. ин-т (фил.) ФГБОУ ВПО С.-Петерб. гос. лесотехн. ун-т им. С. М. Кирова, Каф. теплотехники и гидравлики. – Электрон. текстовые дан. (1 файл в формате pdf: 8,7 Мб). – Сыктывкар: СЛИ, 2012. – on-line. – Систем. требования: Acrobat Reader (любая версия). – Загл. с титул. экрана. – Режим доступа: http://lib.sfi.komi.com/ft/301-000222.pdf.

2. Гидравлика и гидропривод [Электронный ресурс]: учебное пособие для студентов вузов / Н. С. Гудилин [и др.]; Университетская библиотека онлайн (ЭБС). – Москва: Горная книга, 2007. – 520 с. – (Горное машиностроение). – Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/book/83717/.

3. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод [Текст]: учеб. пособие для студ. вузов, обучающихся по спец. направления подготовки дипломированных специалистов "Эксплуатация наземного транспорта и транспортного оборудования" / под ред. С. П. Стесина. – 4-е изд., стер. – Москва: Академия, 2008. – 336 с. – (Высшее профессиональное образование).

4. Гроховский, Д. В. Основы гидравлики и гидропривод [Электронный ресурс]: учебное пособие / Д. В. Гроховский; Университетская библиотека онлайн (ЭБС). – Санкт-Петербург: Политехника, 2012. – 239 с. – Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/book/124242/.

5. Кудинов, В. А. Гидравлика [Текст]: учеб. пособие для студ. вузов, обучающихся по направлениям подготовки (спец.) в области техники и технологии / В. А. Кудинов, Э. М. Карташов. – 3-е изд., стер. – Москва: Высш. шк., 2008. – 199 с.

6. Крестин, Е. А. Гидравлика [Электронный ресурс]: учебное пособие / Е. А. Крестин; Университетская библиотека онлайн (ЭБС). - Самара: Самарский государственный архитектурно-строительный университет, 2010. - 230 с. - Режим доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=143484.

7. Малашкина, В. А. Гидравлика [Электронный ресурс]: учебное пособие для проведения практических занятий и самостоятельной работы студентов / В. А. Малашкина; Университетская библиотека онлайн (ЭБС). – 2-е изд., стер. – Москва: Московский государственный горный университет, 2012. – 103 с. – Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/book/99675/.

8. Марон, В. И. Гидравлика двухфазных потоков в трубопроводах [Электронный ресурс]: учебное пособие / В. И. Марон; Издательство "Лань" (ЭБС). – Санкт-Петербург: Лань, 2012. – 256 с. – (Учебники для вузов. Специальная литература). – Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/3189/.

9. Ухин, Б. В. Гидравлика [Текст]: учеб. пособие для студ., обучающихся по направлению 270100 "Строительство" / Б. В. Ухин. – Москва: ФОРУМ. – [Б. м.]: ИНФРА-М, 2009. – 464 с.

10. Штеренлихт, Д. В. Гидравлика [Текст]: учеб. для студ. вузов, обучающихся по направлениям подготовки дипломированных специалистов в области техники и технологии, сельского и рыбного хозяйства / Д. В. Штеренлихт. – 3-е изд., перераб. и доп. – Москва: КолосС, 2008. – 656 с. – (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений).

 

14.3 Дополнительная литература

Справочно-библиографическая литература

1. Ерахтин, Б. М. Строительство гидроэлектростанций в России [Текст]: учебно-справочное пособие гидростроителя / Б. М. Ерахтин, В. М. Ерахтин. – Москва: АСВ, 2007. – 732 с.

2. Идельчик, И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям [Текст] / И. Е. Идельчик; под ред. М. О. Штейнберга. – 3-е изд., перераб. и доп. – Москва: Машиностроение, 1992. – 672 с.

3. Кремлёвский, П. П. Расходомеры и счетчики количества веществ [Текст]: справочник. Кн. 1. Расходомеры переменного перепада давления, расходомеры переменного уровня, тахометрические расходомеры и счетчики / П. П. Кремлёвский; ред.: Е. А. Шорников. – 5-е изд., перераб. и доп. – Санкт-Петербург: Политехника, 2002. – 409 с.

4. Курганов, А. М. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоотведения [Текст]: справочник / А. М. Курганов, Н. Ф. Федоров; под ред. А. М. Курганова. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – Ленинград: Стройиздат, 1986. – 440 с.

5. Лукиных, А. А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и докеров по формуле акад. Н. Н. Павловского [Текст]: справ. пособие / А. А. Лукиных, Н. А. Лукиных. – 2-е изд., перераб. и доп. – Тверь: [б. и.], 2005. – 152 с.

6. Рид, Р. Свойства газов и жидкостей [Текст]: справочное издание / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд. – 3-е изд., перераб. доп. – Ленинград: Химия, 1982. – 592 с.

7. Химическая гидродинамика [Текст]: справочное пособие / А. М. Кутеповов [и др.]. – Москва: БЮРО КВАНТУМ, 1996. – 336 с.

8. Шевелев, Ф. А. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб [Текст]: справ. пособие / Ф. А. Шевелев. – 6-е изд., доп. и перераб. – Тверь: [б. и.], 2005. – 117 с.