Gidra-exam (Шпаргалки по Механике жидкости и газа (Гидравлике) DOC), страница 4

50. Расчет трубопроводов с насосной подачей воды

51. Гидравлический удар в трубах

Гидравлический удар - изменение давления при резком изменении скорости движения в трубах.

v =0; , вся кинетическая энергия превращается в энергию давления.

Фазы развития гидравлического удара:

1. остановка движения жидкости ; давление: р + р_{ударное}; с  - скорость ударной волны в сторону противоположную движению жидкости;

2. расширение трубы; давление: р + р_{ударное}; изменение направления движения жидкости ;

3. частичное сужение трубы до начальных размеров; давление: р + р_{ударное}; изменение направления ударной волны ; направление движения жидкости ;

4. полное сужение трубы до начальных размеров; давление: р + р_{ударное}; направление движения жидкости ;

5. частичное сужение трубы; давление: р - р_{ударное};

6. полное сужение трубы; давление: р - р_{ударное};

7. расширение трубы до начальных размеров; давление: р₀; скорость жидкости равна нулю.

График давления аналогичный графику затухающих колебаний.

52. Прямой и непрямой гидравлический удар, борьба с гидравлическим ударом

Прямой гидравлический удар - t_{остановки} < 2L/c, где L - длина трубопровода, c - скорость ударной волны.

Непрямой гидравлический удар - t_{остановки} > 2L/c.

Борьба с гидравлическим ударом:

1. уменьшение фазы удара T = 2L/c;

2. увеличение времени остановки жидкости;

3. уравнительные баки;

4. гидроаккумуляторы гасящие ударную волну;

5. предохранительные клапаны.

53. Определение p_{ударное} при гидравлическом ударе

Пусть v₀ - начальная скорость жидкости, p₀ - давление в резервуаре и dx - отрезок повышения давления. Теорема об изменении количества движения: mv = Pt; dx  (v₀ - 0) = ((p₀ + p_{ударное}) - p₀)dt. Так как dx/dt=c, то: p_{ударное} =   с  v₀. Повышение напора в трубопроводе: Н = p/ = с  v₀ / g. Скорость ударной волны определяется по формуле Жуковского: , где Е_{жидкости} - модуль упругости жидкости;  - плотность; Е_трубы - модуль упругости стенок трубы; d - диаметр;  - толщина стенок трубопровода.

54. Характеристика гидравлического удара

m =   x   =   x  /g;

если: ₀ = , ₀ =  и ₁ =  + , ₁ =  + , m₁ = m + m, то: , так как     0.

Тогда: .

55. Основные понятия и характеристики подобия гидравлических процессов

Моделирование гидравлических процессов:

1. отбор факторов;

2. математическое моделирование - решение совокупности уравнений, описывающих процесс - математической модели физического процесса.

1. аналитический метод - интегрирование и исследование уравнений;

2. аналитический метод с эмпирическими зависимостями - исследование уравнений с коэффициентами, полученными в результате эксперимента;

3. численный метод - решение уравнений с частными производными методами конечных разностей и конечного элемента;

4. вычислительная гидравлика потоков со свободными поверхностями;

1. физическое моделирование - экспериментальные, эмпирические зависимости на основе физической модели с гидродинамическим подобием.

Особенности: погрешность при измерении величин (теория ошибок); математическое планирование физического эксперимента - на основе факторов устанавливается состав и необходимое количество экспериментов для получения достоверных зависимостей.

56. Гидродинамическое подобие

Гидродинамическое подобие состоит из:

1. геометрического - подобие линейных размеров и их соотношений;

2. кинематического - подобие скоростей и ускорений точек;

3. динамического - подобие сил, действующих на точки;

Полное гидродинамическое подобие - учет всех сил, частичное - наиболее важных сил, действующих на тело.

57. Критерии гидродинамического подобия

Полное подобие недостижимо, поэтопу установлено критерии подобия частных случаев при преобладании определенной силы, равные как для модели, так и для реальной системы:

1. сила тяжести - число Фруда: Fr = v²/gl;

2. сила трения - число Рейнольдса: Re = vl/;

3. сила давления - число Эйлера: Eu = p/v²;

4. сила поверхностного натяжения - число Вебера: We = v²l/, где  - коэффициент поверхностного натяжения жидкости;

5. сила инерции - число Ньютона: F/Sv².