Введение
ВВЕДЕНИЕ
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1. Цель преподавания дисциплины
Гидрогазодинамика является фундаментальной дисциплиной, изучающей законы равновесия и движения жидкостей и газов и их применение для решения инженерных задач.
1.2. Задачи изучения дисциплины
Изучив дисциплину, студент должен:
Иметь представление о физических свойствах жидкостей.
Рекомендуемые материалы
Знать законы движения жидкости; физическую сущность явлений, изучаемых гидравликой; формы движения жидкости и уравнения, которыми они описываются; особенности движения воды в инженерных сооружениях железных дорог.
Уметь вести гидравлические расчеты равномерного и неравномерного движения жидкости; рассчитывать трубопроводы; определять главные размеры водопропускных сооружений железных дорог.
1.3. Объем дисциплины и виды учебной работы
| Общий объем дисциплины | 170 часов |
| В том числе: Лекции Лабораторные работы Самостоятельная работа Контрольные работы Зачет Экзамен | 12 8 150 3 1 1 |
2. ПРЕДМЕТ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ СВЯЗЬ С ДРУГИМИ НАУКАМИ
Гидрогазодинамика, как прикладная механика жидкости является технической общеинженерной наукой, изучающей законы равновесия и движения жидких и газообразных тел и применение этих законов для решения технических задач. В связи с этим ее часто называют технической механикой жидкости (технической гидромеханикой).
В гидромеханике, выделяют гидростатику, кинематику жидкости и гидромеханику.
Гидростатика изучает законы равновесия (покоя) жидкости.
Кинематика жидкости является разделом гидромеханики, в котором движение изучается вне зависимости от действующих сил; в кинематике устанавливается связь между геометрическими характеристиками движения и временем.
Гидродинамика изучает законы движения жидкости.
Гидравлика тесно связана с различными, как общетеоретическими, так и специальными научными дисциплинами. Теоретическую базу современной гидравлики составляют физика, высшая математика и теоретическая механика. С другой стороны, знание гидравлики требуется для изучения таких важных дисциплин, как гидроприводы машин, двигатели и базовые машины, водоснабжение, дороги, подземные сооружения, основания и фундаменты, отопление и вентиляция, гидротехника и др.
3. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГИДРАВЛИКИ
История возникновения и развития гидравлики, как и всякой науки, призванной решать практические задачи, тесно связана с потребностями общественного производства и, прежде всего, промышленности и техники.
Вместе с этой лекцией читают "5 Архаическая Греция".
Зарождение первых представлений о свойствах жидкостей, законах их равновесия и движения относится к глубокой древности, когда возникла практическая необходимость решения жизненно важных задач орошения земель, водоснабжения поселений, судостроения и др. В местах древних цивилизаций (Средней Азии, Египте, Китае, Греции, Риме и др.) за много веков до нашей эры строились водопроводы, оросительные системы, плотины, корабли, появились простейшие гидравлические машины - водяные колеса и насосы. Однако, в то время гидравлика как наука еще не существовала.
Первым трудом по гидравлике, дошедшим до нас, является трактат Архимеда, содержащий известный закон о плавании тел (250 г. до н.э.). В последующие столетия, включая эпоху средневековья, гидравлика, как и многие другие области знания, развивалась очень медленно. Только в ХУ-ХУП веках в связи с зарождением капитализма, ростом городов, промышленности, торгового судоходства по отдельным вопросам гидравлики появились работы Леонардо да Винчи (1452-1519), Галилея (1564-1642), Торичелли (1608-1647), Паскаля (1623-1662), Ньютона (1642-1727) и др. Леонардо да Винчи положил начало использованию эксперимента для развития гидравлической теории. Торичелли дал формулу скорости истечения жидкости из отверстий. Паскаль впервые обосновал закон о передаче давления в жидкости. Ньютон сформулировал гипотезу о силах внутреннего трения в движущейся жидкости и ввел понятие о вязкости.
Основоположниками гидравлики, как самостоятельной науки, являются члены Петербургской Академии наук Даниил Бернулли (1700-1782) и Леонард Эйлер (1707-1783). В 1738 г. Бернулли вывел фундаментальное энергетическое уравнение, устанавливающее связь между давлением и скоростью в движущейся жидкости. В 1755 г. Эйлер дал дифференциальные уравнения равновесия и движения идеальной жидкости.
В последние десятилетия XIX в. и в начале XX в. на дальнейшее развитие гидромеханики и гидравлики оказали серьезное влияние исследования, связанные с детальным изучением структуры потоков жидкости, разработкой теории турбулентных потоков и обтекания ими различных тел (работы Рейнольдса, Прандтля, Жуковского Н.Е., Павловского Н.Н. и др.).
В настоящее время гидравлика и гидромеханика представляют собой единую науку - механику жидкости, использующую при изучении законов равновесия и движения жидкости метод, сочетающий в процессе познания теорию и эксперимент.
Крупный вклад в развитие механики жидкости в Х1Х-ХХ в.в. внесли русские и советские ученые. В 1836 г. Мельников П.П. издал первый в России учебник гидравлики. В 1881 г. Громека И.С. дал новую форму дифференциальных уравнении движения жидкости. Отец русской авиации - Жуковский Н.Е. (1847-1921), создавший учение о подъемной силе крыла, разработал теорию гидравлического удара в трубах, вихревую теорию гребного винта, является основоположником отечественной школы теории фильтрации.
