Попов Д.Н., Панаиотти С.С., Рябинин М.В. - Гидромеханика (1067570)
Текст из файла
"Механика в техническом университете" Серия основана в 1999 году В восьми томах Том 6 Ответственный редактор К.С. Колесников Редакционный совет: К. С. Колесников (председатель) Н.А. Алфртов О.С. Нарайкин Д.Н. Попов О.А. Ряховский В.А. Светлицкий В.ХХ. Усюкин К.В. Фролов ХХ. С. Шу.иилов Москва Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 2002 ФЕДЕРАЛЬНАЯ ПРОГРАММА «ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОДДЕРЖКА ИНТЕГРАЦИИ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ НАУКИ» Д.Н. Попов, С.С. Панаиотти, М.В. Рябинин ГИДРОМЕХАНИКА Под редакцией Д'.Н. Попова Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов «Гидравлическая, вакуумная и компрессорная техника» Москва Издательство МГТУ имени Н.Э.
Баумана 2002 УДК 532(075.8) ББК 30.123 П58 Рецензенты: кафедра гидравлики СПбГТУ (д-р техн. наук, проф. А.Д. Гиргидов) акад. РАН В.П. Шорин д-р техн. наук, проф. С.П. Стесин Попов Д.Н., Панаиотти С.С., Рябинин М.В. Гидромеханика: Учебник для вузов / Под ред. Д.Н. Попова. — М.; Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. — 384 с., ил. — (Сер. Механика в техническом университете; Т.
6). П58 1ЯВ~ 5-7038-1936-9 (Т.6) 1ЯВМ 5-7038-1371-9 Изложены основы механики жидкости и газа, а также их приложения в расчетах машин, приводов и других технических устройств. Наряду с традиционными разделами курса гидромеханики рассмотрены актуальные вопросы неустановивщегося движения вязких жидкостей. Содержание учебника соответствует разделам дисциплин, преподаваемых авторами в МГТУ им.
Н.Э. Баумана и его Калужском филиале. Для студентов машиностроительных вузов; может быть полезен аспирантам и специалистам, решающим прикладные задачи гидромеханики. УДК 532(075.8) ББК 30.123 18ВМ 5-7038-1936-9 (Т.6) 1ЯВХ 5-7038-1371-9 © Центр « Интеграция >>, 2002 © Д.Н. Попов, 2002 Издание осуществлено при финансовой поддержке Федеральной целевой программы « Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки» Предисловие В учебнике в конспективной форме изложены основы теории и технических приложений механики жидкости и газа. Учебник написан с учетом противоречивых условий, которые, с одной стороны, вызваны необходимостью подготовки будущих специалистов машиностроительного профиля к решению достаточно широкого круга задач, связанных с механикой жидкости и газа, а с другой — крайне ограниченным временем, отводимым на данную дисциплину в учебных планах многих специальностей.
Сначала рассмотрено равновесие жидких сред, затем даны разделы, посвященные их кинематике и динамике. Эта последователь- ность изучения механики жидкости и газа часто применяется в технических вузах, поскольку она позволяет предварительно познако- мить студентов с напряженным состоянием жидких сред в простых ситуациях и сразу перейти к методам гидростатики, имеющим самостоятельное значение при расчетах реальных устройств.
Вопросы динамики жидких сред ограничены случаями, когда закономерности движения жидкостей и газов можно представить с общих позиций в рамках одного курса — гидромеханики. По сравнению с традиционными курсами в учебнике несколько больше внимания обращается на нестационарные гидромеханические процессы, играющие важную роль в современной технике. Введение, главы 1 — 5 и 7, 9, 10, 12, 13 написаны Д.Н.
Поповым, глава 6 — С.С. Панаиотти, главы 8 и 11 — М.В. Рябининым. Авторы выражают глубокую благодарность рецензентам: д-ру техн. наук, проф. А.Д. Гиргидову, акад. РАН В.П. Шорину, а также д-ру техн. наук, проф. Г.В. Крейнину, д-ру техн. наук, проф. С.П. Стесину, акад. В.И. Кирюхину и участвовавшим в обсуждении рукописи учебника коллегам по кафедре гидромеханики, гидромашин и гидропневмоавтоматики МГТУ им. Н.Э.
Баумана. Список основных обозначений и сокращений работа ускорение, амплитуда колебаний модуль объемной упругости жидкой среды коэффициент гидродинамической силы, момента теплоемкость, скорость звука, жесткость упругого элемента диаметр энергия сила частота колебаний массовый расход жидкой среды ускорение силы тяжести энтальпия момент инерции = /::Т показатель адиабаты длина момент силы масса мощность частота вращения давление объемный расход жидкой среды газовая постоянная плошадь время внутренняя энергия, отнесенная к единице массы среды м — местная скорость Ъ' — объем усредненная по сечению потока скорость течения температура динамическая вязкость; коэффициент расхода кинематическая вязкость = 3,14 плотность вещества О Р о нормальное напряжение т — касательное напряжение П р и м е ч а н и е.
В списке указаны обозначения, соответствующие, в основном, рекомендуемым в справочниках по международной системе единиц (СИ) для наиболее распространенных физических величин. Ввиду ограниченности латинского и греческого алфавитов, часть тех же букв приходится использовать для обозначения величин, необходимых при математических описаниях различных процессов. По этой причине далее в тексте приведены дополнительные объяснения принятых обозначений. Введение Гидромеханика (от слов «вода» и «механика») входит в число дисциплин, в которых рассматриваются равновесие и движение деформируемых тел, непрерывно заполняющих пространство и образующих сплошную среду (континуум). В механике сплошной среды используются и развиваются методы теоретической механики дискретно размещенных в пространстве материальных точек и абсолютно твердых тел. При всей общности основных положений механики в целом для изучения поведения сплошной среды необходимо учитывать особенности ее физических свойств, Поэтому механика сплошной среды, в свою очередь, представлена рядом дисциплин, к которым относятся теория упругости, теория пластичности, механика вязкоупругих материалов, механика жидкости и газа.
В последней из названных дисциплин объект изучения — жидкие и газообразные вещества, отличающиеся от твердых тел тем, что не имеют определенной формы, а принимают ее в соответствии с внешними условиями. Данное свойство сплошной среды предопределяет методы математического описания происходящих в ней процессов. Однако закономерности движения газов могут быть иными по сравнению с закономерностями движения малосжимаемых жидкостей. Движению жидкости могут быть присущи свои характерные черты, например, когда вследствие кавитации нарушается непрерывность потока жидкости. Вне указанных различий жидкости и газы относятся к близким физическим объектам, механика которых изучается в рамках одной дисциплины — гидромеханики. Исторически гидромеханика всегда была тесно связана с задачами, имеющими практическое значение.
Вследствие этого издавна расчеты сравнивались с результатами опытов, выполненных в лабораториях или на натурных установках. Накопление большого количества опытных данных способствовало интенсивному развитию с начала ХХ века методов расчетов, излагаемых в дисциплине, которую назвали гидравликой. На первый взгляд такое понятие, объединяющее слова «вода.» и «труба», означает, что данная дисциплина посвящена вопросам расчета и исследования процессов в водопроводах. В действительности, содержание гидравлики по сути иное и состоит в том, что математическое описание происходящих в жидких средах процессов строится с использованием усредненных по сечениям потоков величин и полученных опытным путем коэффициентов, учитывающих факторы, которые не поддаются теоретическому определению.
Одновременно с прогрессом во всех сферах человеческой деятельности совершенствовались теоретические и экспериментальные методы в механике жидкости и газа. С развитием компьютерных технологий появилась возможность математического моделирования сложных гидромеханических процессов и решения многих важных для практики задач. Чтобы будущие специалисты в различных областях машиностроения могли сознательно пользоваться имеющимися программными комплексами, им необходимы, прежде всего, знания по теоретическим основам гидромеханики и их техническим приложениям. Тем не менее в учебных планах многих направлений подготовки специалистов предусмотрено крайне ограниченное время на, преподавание гидромеханики.
В связи с этим при отборе материала для данного учебника ставилась цель по возможности в сжатом виде изложить фундаментальные закономерности гидромеханики и показать, как они применяются при конкретных, но достаточно часто встречающихся случаях расчетов технических устройств. В первых двух главах приведены гипотеза сплошной среды и описание физических свойств жидкостей и газов, а также рассмотрены вопросы гидростатики, которые не только дают представление о напряженном состоянии жидкой среды при ее равновесии, но и имеют самостоятельное значение, так как они неизбежно возникают при расчетах машин, аппаратов, систем и сооружений. В главе 3 изложена, кинематика течений жидких сред.
Введены переменные Лагранжа и Эйлера. С помощью второго вида переменных определены кинематические характеристики установившихся и неустановившихся течений, сформулированы условия существования вихревого и потенциального движений жидкой среды.
Девять глав (с 4-й по 12-ю включительно), начиная с фундаментальных законов сохранения, посвящены динамике жидких сред. В случае установившегося движения жидкой среды без учета ее вязкости вычислен интеграл Бернулли. Для неустановившегося движения идеальной жидкости получен интеграл Лагранжа — Коши. Методами теории струйных течений решены задачи обтекания пластинки в канале, истечения из бокового отверстия и обтекания решетки пластин. Показано, что эти решения можно применять при расчетах кавитационных режимов лопастных гидромашин, расходов через золотниковые устройства и гидродинамических сил, действующих на элементы гидропневмоавтоматики.
Движение вязких сжимаемых жидких сред описано уравнениями Навье — Стокса, точные решения которых приведены в случаях установившегося движения жидкости между плоскими стенками, в кольцевом зазоре, круглой цилиндрической трубе и гидродинамическом подшипнике. Рассмотрены также решения, полученные при колебаниях плоской стенки и разгоне жидкости в трубе. Кратко изложены теория подобия и метод размерностей для нахождения функциональных связей между параметрами установившихся течений.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
