Задание по гидравлике Факультет заочного обучения Специальность АД

Задание по гидравлике Факультет заочного обучения Специальность АД Курс III Преподаватель Русейкина С. И.

Согласно программе обучения по курсу ГИДРАВЛИКА в 7 семестре Студенты должны выполнить контрольную работу и сдать зачет

Контрольная работа включает : 6 задач: 2 задачи по статике 1 задача по равномерному движению 3 задачи по неравномерному движению.

Вариант задачи выбирают по последней цифре шифра.

ЗАДАЧА 1 Определить силу избыточного гидростатического давления на плоский наклоненный под затвор, перекрывающий вход в труб. Найти глубину hd до центра давления на указанную по варианту сторону затвора.

Варианты к задаче 1 hd сторону затвора 30 55 1 3 70 2 1 65 35 9 4 5 прямоуг 1 8 5 6 круг 60 3 7 3 5 квадрат 45 2 3 75 6 4 6 прямоуг 1 5 2 4 круг 3 4 5 4 квадрат 1 b, м 2 α° 80 h (d), м 3 6 4 прямоуг Форма сечения трубы круг Н 2 5 3 2 0 квадрат Н 1 1 4 3 прямоуг Параметры Последняя цифра шифра 2 4 40 левую правую левую правую

Силу F находят как векторную сумму сил F 1 и F 2. Каждую из этих сил находят по формуле: F = Р с H где Рс - гидростатическое давление в центре тяжести затвора Рс = hc g Па где hc – глубина до центра тяжести - плотность воды = 1000 кг/м 3; g – ускорение свободного падения g = 9, 81 м/с2; слева hc 1 = Н 1 - h/2 · sin α и справа hc 2 = Н 2 - h/2 · sin α

Значение синусов Угол в Значение синуса 30 35 40 45 55 60 65 70 75 80 0. 57 0. 64 0. 71 0. 82 0. 87 0. 91 0. 94 0. 96 0. 98

Если по варианту затвор круглый, то в формуле вместо h следует подставить d. ω - площадь фигуры, которую представляет собой затвор (принимается по варианту). ω прямоугольника = b·h , м 2 ω круга= π·d 2 /4 , м 2

Глубина до центра давления м справа или слева (в зависимости от варианта) находят по формуле: где hc – глубина до центра тяжести (справа или слева). Найдена при нахождении сил F 1 и F 2. - площадь затвора J 0 – момент инерции относительно центра тяжести площади затвора:

– для прямоугольника с основанием b и высотой h

- для круга с диаметром d

Задача 2 Определить равнодействующую сил избыточного гидростатического давления на 1 метр длины заданной цилиндрической поверхности (нормально к плоскости чертежа) согласно рисунку. Построить эпюры горизонтального и вертикального давления. Найти угол наклона линии действия равнодействующей силы к вертикальной плоскости.

Варианты к задаче 2 Параметры Н 1 , м Варианты 0 1 4 5 2 6 3 7 9 5 6 4 4 8 3 6 6 1 5 2 Н 3, м Циллиндрич. п оверхность 3 3 Н 2, м r, м 2 1 2 2 3 4 1 2 ВС CD ВС ВС

Внимание! Рисунок должен быть выполнен строго по варианту, с одним Н (либо Н 1, либо Н 2, либо Н 3)

В общем виде величина силы гидростатического давления, действующей на цилиндрическую поверхность находят по формуле:

Горизонтальную составляющую Fx находят как силу давления на вертикальную проекцию цилиндрической поверхности СД: Fx = Pc пр H где Pc – давление в центре тяжести площади вертикальной проекции цилиндрической поверхности СД Р c = hc g Па ; где hc – глубина до центра тяжести hс = (Н - r/2) , м; - плотность воды = 1000 кг/м 3; g – ускорение свободного падения = 9, 81 м/с2;

пр - площадь проекции единицы длины поверхности СД на вертикальную плоскость [м 2] ω= r· 1, м 2 Вертикальная составляющая FZ в общем виде находится как вес объема тела давления. Объемом тела давления называется объем, заключенный между данной цилиндрической поверхностью (СД), вертикальными плоскостями, проведенными через ее граничные точки (точку C и точку Д) до пересечения со свободной поверхностью или ее продолжением.

Если тело давления заполнено жидкостью, то оно имеет знак «+» и вертикальная составляющая направлена вниз (совпадает с гравитационной силой). Если тело давления жидкостью не заполнено, ему присваивают знак «-» и вертикальная составляющая направлена вверх (работает как Архимедова сила)

Для нахождения величины вертикальной составляющей достаточно найти вес полученного тела давления: Fz = g Wт. д , H где Wт. д – объем тела давления он состоит из двух частей: Wт. д 1 = (H-r) r 1 м 3 Wт. д 2 = π·r 2/4 м 3 где r - радиус цилиндрической поверхности СД 1 – единица длины цилиндрической поверхности

Направление линии действие искомой силы гидростатического давления на цилиндрическую поверхность можно найти по углу β между положением этой силы и вертикалью.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ДЛЯ ЗАЧЁТА Основные физические свойства жидкости. Размерности. Какое качество жидкости проявляется только при ее движении. Какие свойства жидкости лежат в основе уравнения неразрывности. Определение вязкости. Виды вязкости. Связь между ними. Их размерность. Что такое гидростатическое давление в точке. Каковы единицы измерения давления. Что такое абсолютное, избыточное и вакуумметрическое давление.

8. Построение эпюр давления. 9. Свойства гидростатического давления. Закон Паскаля. 10. Закон Архимеда. 11. Дать определение установившемуся и неустановившемуся движению, привести примеры. 12. Как зависит средняя скорость от площади живого сечения, если расход постоянен. 13. Написать и объяснить уравнение Бернулли для реальной и идеальной жидкости, объяснить их различие. 14. Что такое местные потери энергии и потери энергии по длине потока

15. Что такое равномерное и неравномерное движение жидкости Привести примеры. 16. Охарактеризовать ламинарный и турбулентный режим движения жидкости, что является их критерием 17. Что такое критическая скорость, как она определяется для русел некруглого сечения 18. Что такое ламинарный слой, какова его роль 19. Начертить эпюру скоростей при турбулентном и ламинарном режиме вдоль потока 20. От каких факторов зависит коэффициент гидравлического трения

21. Что такое критическая скорость, как она определяется для русел некруглого сечения 22. Что такое ламинарный слой, какова его роль 23. Начертить эпюру скоростей при турбулентном и ламинарном режиме вдоль потока 24. Как классифицируются потери напора. Как их определяют 25. От каких факторов зависит коэффициент гидравлического трения 26. Что такое гидравлический радиус, его связь с геометрическим, размерность, когда им пользуются 27. Объяснить понятия "насадок", "короткая труба", "трубопровод" с точки зрения учета местных потерь и потерь по длине

28. Что такое гидравлический удар жидкости 29. Как находится расход жидкости в открытом канале? Назвать и проанализировать величины, входящие в формулу. 30. Что такое нормальная и критическая глубина

Список литературы 1. Ухин Б. В. , Гусев А. А. «Гидравлика» М: , 2008. 2. Лапшёв Н. Н. «Гидравлика» М: , 2007. 3. Калицун В. И. и др. Гидравлика, водоснабжение, канализация. - М. : Стройиздат, 2003 г. 4. Прозоров. И. В. , Николадзе Г. И. , Минаев. А. В. Гидравлика, водоснабжение и канализация: - М. : Высшая школа, 1990. - 448 с