ekz-prog2005 (Экзаменационная программа)

Экзаменационная программа по курсу

"Гидрогазодинамика" (ГГД)

2 курс, 3 семестр. ИПЭЭФ уч.год.:2005

1. Основные физико-механические свойства жидких сред.

2. Силы и напряжения, действующие в жидкости. Тензор напряжений.

3. Уравнения движения в напряжениях.

4. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости и их интегрирование.

5. Основное уравнение гидростатики и его энергетическая интерпретация.

6. Абсолютное, избыточное и вакуумметрическое давления. Пьезометрическая, вакуумметрическая и приведенная высоты.

7. Силы гидростатического давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности. Понятие центра давления. Тело давления.

8. Относительное равновесие жидкости в сосуде при прямолинейном равноускоренном движении и равномерном вращении.

9. Основные понятия кинематики и динамики жидкости. Лагранжев и Эйлеров способы описания движения. Связь полной производной с субстанциональной и конвективной. Уравнения объемного и массового расхода, неразрывности потока.

10. Анализ движения жидкой частицы. Теорема Коши-Гельмгольца. Тензор скоростей деформаций.

11. Безвихревое движение жидкости. Потенциал скорости. Уравнение Лапласа. Функция тока, ее гидромеханический смысл.

12. Гидродинамическая сетка, ее свойства.

13. Методы исследования потенциальных потоков. Метод ЭГДА.

14. Вихревое движение жидкости. Теорема Гельмгольца.

15. Циркуляция скорости. Теорема Стокса.

16. Дифференциальные уравнения Эйлера движения идеальной жидкости.

17. Уравнения движения в форме Громеко-Ламба.

18. Уравнение Бернулли для струйки жидкости. Физический смысл членов уравнения.

19. Связь напряжений и скоростей деформаций. Закон трения Стокса.

20. Уравнения движения вязкой несжимаемой жидкости (уравнения Навье-Стокса). Физический смысл членов.

21. Одномерная модель реального потока вязкой жидкости. Свойства плавноизменяющегося движения.

22. Уравнение Бернулли для потока вязкой несжимаемой жидкости. Физический смысл членов уравнения. Коэффициент Кориолиса.

23. Гидравлические сопротивления. Структура формул для определения потерь напора (энергии) по длине.

24. Влияние различных факторов на гидравлический коэффициент трения λ для труб с искусственной и естественной шероховатостью.

25. Ламинарное течение жидкости в цилиндрической трубе. Формула Пуазейля.

26. Основные закономерности турбулентного движения. Осреднение уравнений Навье-Стокса по Рейнольдсу. Уравнения Рейнольдса (без вывода). Гипотезы о турбулентных напряжениях.

27. Турбулентное течение в трубах. Двухслойная модель Прандтля. Законы распределения скорости в поперечном сечении трубы.

28. Местные гидравлические сопротивления. Структура формул. Коэффициент местного гидравлического сопротивления.

29. Внезапное расширение потока. Формула Борда.

30. Истечение несжимаемой жидкости через отверстия и насадки. Сравнение коэффициентов скорости и расхода.

31. Расчет простого трубопровода. Короткие и длинные трубопроводы. Типы задач.

32. Подобие гидромеханических процессов. Инспекционный анализ дифференциальных уравнений. Критерии подобия, их физический смысл. Анализ размерностей.

33. Понятие пограничного слоя. Уравнения Прандтля, методика их замыкания.

34. Уравнение импульсов (интегральное соотношение Кармана), методика его решения.

35. Расчет ламинарного и турбулентного пограничного слоя на плоской пластине. Переход ламинарного слоя в турбулентный.

36. Одномерные течения идеального газа. Различные формы уравнения Бернулли.

37. Скорость распространения в газе малых возмущений. Параметры торможения и критические параметры. Число Маха и приведенная скорость.

38. Изменение параметров газа при течении в трубе переменного сечения. Уравнение Гюгонио.

39. Сопло Лаваля. Истечение газа из резервуара через сужающееся сопло. Формула Сен-Венана - Вантцеля. Эффект запирания сопла.

40. Прямой скачок уплотнения в газе.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по курсу Гидрогазодинамика

для потока Фп-3,5,6,8-02

ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА жидкостей и газов. Текучесть, сжимаемость. Динамический и кинематический коэффициенты вязкости. Режимы течения. Число Рейнольдса, его физический смысл. Характеристики турбулентного потока. Течение Куэтта. Модели жидкой среды.

НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ жидкой среды. Классификация сил, действующих в жидкости. Свойства напряжений поверхностных сил. Тензор напряжений. Понятие давления в точке. Уравнения движения жидкости в напряжениях.

ГИДРОСТАТИКА. Уравнения Эйлера. Основная формула гидростатики. Абсолютное, вакуумметрическое, избыточное давления. Пьезометрическая, вакуумметрическая, приведенная высоты. Относительный покой жидкости. Приборы для измерения давлений. Силы давления жидкости на твердые плоские и криволинейные поверхности. Центр давления. Тело давления.

КИНЕМАТИКА ЖИДКОСТИ. Жидкая частица. Два метода описания движения жидкости. Ускорение жидкой частицы. Линии и трубки тока. Расход жидкости. Уравнение неразрывности. Гидравлическая форма уравнения неразрывности. Теорема Коши-Гельмгольца. Тензор скоростей деформаций; скорости угловых и линейных деформаций. Вихревое движение. Вихревые линии и трубки. Безвихревое движение; потенциал скорости. Плоские течения; функция тока, ее физический смысл. Гидродинамическая сетка, ее свойства. Метод ЭГДА.

ДИНАМИКА ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ. Обобщенная гипотеза Ньютона. Давление в движущейся жидкости. Уравнения Навье-Стокса для несжимаемой жидкости. Уравнение Навье-Стокса в форме Громеки-Лэмба. Уравнение Бернулли для струйки вязкой несжимаемой жидкости. Физический смысл уравнения Бернулли.

МОДЕЛЬ ИДЕАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ. Уравнения Эйлера. Частные случаи движения идеальной жидкости. Уравнение Бернулли для жидкости, для газа при адиабатном процессе. Относительное движение идеальной жидкости. Уравнение количества движения.

ОДНОМЕРНЫЕ ТЕЧЕНИЯ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ. Одномерная модель реального потока. Уравнение Бернулли для потока вязкой несжимаемой жидкости. Физический смысл коэффициента кинетической энергии. Геометрический смысл членов уравнения Бернулли.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ. Потери по длине. Основная формула равномерного движения. Формула Дарси-Вейсбаха. Коэффициент гидравлического трения для труб с искусственной шероховатостью (графики Никурадзе). Ламинарное течение вязкой жидкости в круглой цилиндрической трубе. Уравнения Рейнольдса (без вывода); тензор турбулентных напряжений. Некоторые гипотезы о турбулентных напряжениях. Двухслойная модель турбулентного потока. Распределение скоростей при турбулентном течении жидкости в трубах. Местные гидравлические сопротивления. Потери напора при внезапном расширении круглой трубы; формула Борда. Потери при внезапном сужении, при входе и выходе из резервуара; потери в диффузоре. Истечение из отверстий, насадков. Расчет простых трубопроводов. Расчет высоты всасывания насоса.

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОДОБИЯ гидромеханических процессов; критерии подобия.

ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ. Понятие ПС. Интегральные характеристики ПС. Уравнения Прандтля для ламинарного ПС. Интегральное соотношение ПС; методы его решения. Приближенный расчет ПС на пластине. Отрыв ПС.

ОДНОМЕРНЫЕ ГАЗОВЫЕ ТЕЧЕНИЯ. Основные термодинамические соотношения. Уравнение Бернулли для адиабатного процесса. Скорость звука. Параметры торможения, критические параметры. Различные формы уравнения Бернулли. Изоэнтропические формулы. Газодинамические функции. Изменение параметров газа при течении в трубе переменного сечения. Анализ формул Гюгонио.