Вступ. Предмет курсу, завдання і зв’язок з іншими дисциплінами. Історія розвитку технічної механіки рідини (гідравліки). Гіпотеза суцільності середовища. Основні фізичні властивості рідин і газів. Сила внутрішнього тертя рідин і газів. В’язкість. Ідеальна і реальна рідина. Стискуванність рідини і коефіцієнт об’ємного стиснення. Температурне розширення рідини, коефіцієнт розширення. Аномальні рідини. Неньютонівські рідини. Гідростатичний тиск. Поверхневі та масові сили. Гідростатичний тиск і його властивості. Абсолютний і манометричний тиск. Одиниці виміру тиску. Диференціальне рівняння рівноваги рідини. Поверхня рівного тиску. Рівняння вільної поверхні рідини. Основне рівняння гідростатики та форми його запису. Закон сполучених посудин. Закон Паскаля. Закон Клапейрона. Рівняння гідростатики для газів. Відносна рівновага рідини. Рівновага рідини у резервуарі, що обертається у вертикальній площині. Прискорений рух резервуара з рідиною по горизонтальній поверхні. Прискорений рух резервуара з рідиною по вертикальній вісі. Сила тиску рідини на плоскі та криволінійні поверхні. Сила тиску рідини на плоскі поверхні. Епюри тиску. Точка прикладання результуючої сили тиску рідини. Епюри тиску. Сила тиску рідини на криволінійні поверхні. Об’єм тіла тиску. Сила тиску рідини на стінку трубопроводу. Плавання тіл. Остійність. Плавання тіл. Закон Архімеда. Остійність плаваючих тіл. Ексцентриситет. Метацентричний радіус. Умови остійності плаваючих тіл. Основи гідродинаміки. Методи вивчення руху рідини. Види руху рідини. Лінії течії, трубка течії, елементарна струминка, потік рідини. Рівняння нерозривності рідини. Диференційні рівняння руху рідини. Енергія рухомої рідини. Інтеграл Бернуллі. Рівняння Бернуллі для струминки ідеальної нестискуваної рідини. Потенційна та кінетична енергії рухомої рідини. Види потоку. Гідравлічні елементи потоку. Кінетична енергія потоку. Коефіцієнт Коріоліса. Рівняння Бернуллі для потоку реальної нестискуваної рідини. Рівняння Бернуллі для потоку в’язкої стискуваної рідини. Геометричний та енергетичний зміст рівняння Бернуллі. Умови застосування рівняння Бернуллі. Рівняння кількості руху рідини.Гідравлічні опори і втрати напору під час руху рідин. Природа гідравлічних опорів. Основне рівняння рівномірного руху рідини. Дотичні напруження. Формула Шезі. Швидкісна характеристика потоку. Залежність середньої швидкості потоку від дотичних напружень. Робота сил тертя та втрати енергії під час руху рідини. Динамічна швидкість. Формула Дарсі-Вейсбаха.Режими руху рідини. Режими руху рідин. Досліди Рейнольдса. Ламінарний режим руху рідин у круглих трубах. Закон розподілу швидкостей при ламінарному режимі руху рідини у трубах. Втрати напору при ламінарному русі рідини. Формула Пуазейля. Турбулентний режим руху рідини. Теорія Прандтля. Розподіл швидкостей при турбулентному режимі руху рідини в трубах. Дефіцити швидкостей. Втрати напору по довжині. Зони гідравлічних опорів. Досліди Нікурадзе і Муріна. Зони роботи трубопроводів. Гідравлічно-гладкі і шорсткі труби. Формули визначення коефіцієнта Дарсі. Втрати напору на місцевих опорах. Місцеві опори. Формула Борда. Визначення втрат напору на місцевих опорах. Формула Вейсбаха. Взаємовплив місцевих опорів. Визначення втрат напору на місцевих опорах при роботі трубопроводу у неквадратичній зоні опорів. Розрахунок коротких трубопроводів. Класифікація трубопроводів. Розрахунок коротких трубопроводів. Коефіцієнт опору трубопровідної системи. Три задачі розрахунку коротких трубопроводів. Вибір економічно найвигіднішого діаметра трубопроводу. Розрахунок послідовно з’єднаних коротких трубопроводів. Вплив терміну експлуатації трубопроводу на його пропускну здатність. Всмоктуюча лінія насоса. Максимальна висота всмоктування насоса. Вакууметрична висота. Розрахунок сифонного трубопроводу. Розрахунок довгих трубопроводів. Довгі трубопроводи. Водопровідна формула. Питомий опір трубопроводів, витратна характеристика, провідність трубопроводу. Три задачі розрахунку довгих трубопроводів. Величина 1000 іp. Таблиці Шевельова. Задача про три резервуара. Розрахунок трубопроводів із послідовним та паралельним з’єднанням. Розрахунок довгих трубопроводів з безперервною роздачею на шляху руху рідини. Розрахунок довгих трубопроводів у не квадратичній зоні опорів. Розрахунок розгалужених трубопроводів. Тупикова мережа. Гідравлічна ув’язка бічних розгалужень тупикової мережі. Розрахунок висоти водонапірної башти та напору насоса. Принципи розрахунку кільцевих мереж.
Другий рік, осінь – 5 кредитів. Екзамен
Перелік дисциплін, які є передумовою вивчення курсу:
- 184БОК6 Вища математика
- 184БОК7 Алгоритмізація і програмування інженерних задач
- 184БОК9 Фізика
- 184БОК13 Нарисна геометрія, інженерна графіка
- 184БОК14 Прикладна механіка та опір матеріалів
Перелік дисциплін, для яких курс є передумовою:
- 184БОК15 Гідроаеромеханіка в бурінні
- 184БОК23 Механіка гірських порід та їх руйнування при бурінні
- 184БОК25 Технологія буріння свердловин
- 184БОК26 Машини та обладнання для буріння свердловин
Змістовий модуль 1. Основні відомості про предмет курсу. Гідростатика. Основи гідродинаміки.
Тема 1. Вступ. Основні фізичні властивості рідин і газів.
Вступ. Предмет курсу, завдання і зв’язок з іншими дисциплінами. Історія розвитку технічної механіки рідини (гідравліки). Гіпотеза суцільності середовища. Основні фізичні властивості рідин і газів. Сила внутрішнього тертя рідин і газів. В’язкість. Ідеальна і реальна рідина. Стискуванність рідини і коефіцієнт об’ємного стиснення. Температурне розширення рідини, коефіцієнт розширення. Аномальні рідини. Неньютонівські рідини.
Тема 2. Гідростатичний тиск.
Гідростатичний тиск. Поверхневі та масові сили. Гідростатичний тиск і його властивості. Абсолютний і манометричний тиск. Одиниці виміру тиску. Диференціальне рівняння рівноваги рідини. Поверхня рівного тиску. Рівняння вільної поверхні рідини. Основне рівняння гідростатики та форми його запису. Закон сполучених посудин. Закон Паскаля. Закон Клапейрона. Рівняння гідростатики для газів.
Тема 3. Відносна рівновага рідини.
Відносна рівновага рідини. Рівновага рідини у резервуарі, що обертається у вертикальній площині. Прискорений рух резервуара з рідиною по горизонтальній поверхні. Прискорений рух резервуара з рідиною по вертикальній вісі.
Тема 4. Сила тиску рідини на плоскі та криволінійні поверхні.
Сила тиску рідини на плоскі та криволінійні поверхні. Сила тиску рідини на плоскі поверхні. Епюри тиску. Точка прикладання результуючої сили тиску рідини. Епюри тиску. Сила тиску рідини на криволінійні поверхні. Об’єм тіла тиску. Сила тиску рідини на стінку трубопроводу.
Тема 5. Плавання тіл. Остійність
Плавання тіл. Остійність. Плавання тіл. Закон Архімеда. Остійність плаваючих тіл. Ексцентриситет. Метацентричний радіус. Умови остійності плаваючих тіл.
Тема 6. Основи гідродинаміки.
Основи гідродинаміки. Методи вивчення руху рідини. Види руху рідини. Лінії течії, трубка течії, елементарна струминка, потік рідини. Рівняння нерозривності рідини. Диференційні рівняння руху рідини. Енергія рухомої рідини. Інтеграл Бернуллі. Рівняння Бернуллі для струминки ідеальної нестискуваної рідини. Потенційна та кінетична енергії рухомої рідини. Види потоку. Гідравлічні елементи потоку. Кінетична енергія потоку. Коефіцієнт Коріоліса.
Тема 7. Енергія рухомої рідини.
Рівняння Бернуллі для потоку реальної нестискуваної рідини. Рівняння Бернуллі для потоку в’язкої стискуваної рідини. Геометричний та енергетичний зміст рівняння Бернуллі. Умови застосування рівняння Бернуллі. Рівняння кількості руху рідини.
Тема 8. Гідравлічні опори і втрати напору під час руху рідин.
Гідравлічні опори і втрати напору під час руху рідин. Природа гідравлічних опорів. Основне рівняння рівномірного руху рідини. Дотичні напруження. Формула Шезі. Швидкісна характеристика потоку. Залежність середньої швидкості потоку від дотичних напружень. Робота сил тертя та втрати енергії під час руху рідини. Динамічна швидкість. Формула Дарсі-Вейсбаха.
Тема 9. Режими руху рідини.
Режими руху рідини. Режими руху рідин. Досліди Рейнольдса. Ламінарний режим руху рідин у круглих трубах. Закон розподілу швидкостей при ламінарному режимі руху рідини у трубах. Втрати напору при ламінарному русі рідини. Формула Пуазейля.
Турбулентний режим руху рідини. Теорія Прандтля. Розподіл швидкостей при турбулентному режимі руху рідини в трубах. Дефіцити швидкостей.
Змістовий модуль 2. Втрати напору по довжині та на місцевих опорах. Розрахунок коротких і довгих трубопроводів.
Тема 10. Втрати напору по довжині.
Втрати напору по довжині. Зони гідравлічних опорів. Досліди Нікурадзе і Муріна. Зони роботи трубопроводів. Гідравлічно-гладкі і шорсткі труби. Формули визначення коефіцієнта Дарсі.
Тема 11. Втрати напору на місцевих опорах.
Втрати напору на місцевих опорах. Місцеві опори. Формула Борда. Визначення втрат напору на місцевих опорах. Формула Вейсбаха. Взаємовплив місцевих опорів. Визначення втрат напору на місцевих опорах при роботі трубопроводу у неквадратичній зоні опорів.
Тема 12. Розрахунок коротких трубопроводів.
Розрахунок коротких трубопроводів. Класифікація трубопроводів. Розрахунок коротких трубопроводів. Коефіцієнт опору трубопровідної системи. Три задачі розрахунку коротких трубопроводів. Вибір економічно найвигіднішого діаметра трубопроводу. Розрахунок послідовно з’єднаних коротких трубопроводів. Вплив терміну експлуатації трубопроводу на його пропускну здатність. Всмоктуюча лінія насоса. Максимальна висота всмоктування насоса. Вакууметрична висота. Розрахунок сифонного трубопроводу.
Тема 13. Розрахунок довгих трубопроводів.
Розрахунок довгих трубопроводів. Довгі трубопроводи. Водопровідна формула. Питомий опір трубопроводів, витратна характеристика, провідність трубопроводу. Три задачі розрахунку довгих трубопроводів. Величина 1000 іp. Таблиці Шевельова. Задача про три резервуара. Розрахунок трубопроводів із послідовним та паралельним з’єднанням. Розрахунок довгих трубопроводів з безперервною роздачею на шляху руху рідини. Розрахунок довгих трубопроводів у не квадратичній зоні опорів.
Тема 14. Розрахунок розгалужених та кільцевих мереж.
Розрахунок розгалужених трубопроводів. Тупикова мережа. Гідравлічна ув’язка бічних розгалужень тупикової мережі. Розрахунок висоти водонапірної башти та напору насоса. Принципи розрахунку кільцевих мереж.
Практичне заняття 1. Основні фізичні властивості рідин і газів.
Практичне завдання 2. Гідростатичний тиск у точці рідини.
Практичне заняття 3. Відносна рівновага рідини.
Практичне заняття 4. Сила тиску рідини на плоскі та криволінійні поверхні.
Практичне заняття 5. Плавання тіл. Остійність.
Практичне заняття 6. Енергія рухомої рідини (рівняння Бернуллі).
Практичне заняття 7. Втрати напору по довжині. Втрати напору на місцевих опорах.
Практичне заняття 8. Розрахунок коротких трубопроводів. Розрахунок довгих трубопроводів.
Лабораторна робота 1. Ознайомлення з приладами для вимірів тиску, швидкості та витрати рідини і газу.
Лабораторна робота 2. Визначення густини та в’язкості рідини.
Лабораторна робота 3. Тарування манометрів.
Лабораторна робота 4. Вивчення енергетичних характеристик потоку рідини.
Лабораторна робота 5. Дослідження режимів руху рідини у круглій трубі.
Лабораторна робота 6. Визначення коефіцієнта гідравлічного тертя при русі рідини у напірному трубопроводі.
Лабораторна робота 7. Визначення коефіцієнтів місцевих опорів при напірному русі рідини.
Лабораторна робота 8. Витікання рідини крізь отвори та через насадки.
Базова
- Константинов Ю.М. Гидравлика: Учебник. 2-е изд.,пер. и доп. – К: Вища шк., 1988. – 398 с.
- Альтшуль А.Д. и др. Гидравлика и аэродинамика. – М.: Стройиздат, 1987. – 414 с.
- Константінов Ю.М., Гіжа О.О. Технічна механіка рідини і газу: Підручник. – К.: В. ш., 2002. – 277 с.
- Штеренлихт Д.В. Гидравлика. – М: Энергоатомиздат, 1984. – 640 с.
- Справочник по гидравлике / Под ред. В.А. Большакова. – К.: Вища шк., 1977. – 280 с.
Допоміжна
- Чугаев Р.Р. Гидравлика. – 4-е изд. -Л.: Энергоиздат, 1982. – 672 с.
- Сборник задач по гидрав-лике. В.А.Большаков.‚ Ю.М.Константинов‚ В.Н.Попов и др. 4-е изд. – К.: Вища школа, 1979. – 335 с.
- Справочник по гидравлическим расчетам / Под ред. П.Г.Киселева. – М.: Энергия, 1962. – 312 с.