Материал: Практикум по напорной гидравлике и гидромашинам учебное пособие

2
УДК 532:621.22

ББК 22.253
Рецензенты: кандидат технических наук доцент кафедры

«Гидравлика, теплотехника и гидропривод» Тверского государственного технического университета Курбатов Н.П.; кандидат технических наук директор OOO «Экология + аудит» Светогорова Т.Л.

Коноплев, Е.Н. Виртуальный лабораторный практикум по напорной гидравлике и гидромашинам: учебное пособие / Е.Н. Коноплев, И.В. Образцов, А.Л. Яблонев. Тверь: Тверской государственный технический университет, 2020. 108 с.

Представлен курс виртуальных лабораторных работ по дисциплинам

«Гидравлика», «Механика жидкостей и газов», «Гидромеханика»,

«Гидравлика и гидромашины», «Гидравлика и гидропневмопривод». Материал соответствует темам лабораторных занятий по образовательным программам и является дополнением к основным пособиям курсов.

Предназначено для студентов всех технических специальностей, обучающихся по направлениям подготовки специалистов и бакалавров, магистрантов и аспирантов Тверского государственного технического университета.

ISBN 978-5-7995-1069-5 © Тверской государственный технический университет, 2020

© Коноплев Е.Н., Образцов И.В., Яблонев А.Л., 2020

ВВЕДЕНИЕ

Идея виртуальной лаборатории является одним из аспектов совершенствования методов проведения занятий. Актуальность данного направления обоснована интенсивным развитием информационных технологий в рамках образования и дистанционных форм обучения, а также повышения качества системы образования. Виртуальные тренажеры дополняют комплекс знаний, которые получает обучаемый. Действия, происходящие на экране компьютера, связанные с физическими процессами, привносят совершенно новый элемент в представление

об изучаемой дисциплине. Динамика компьютерной имитации не только используется для показа движения объекта, но и раскрывает логику движения мысли от незнания к знанию.

Виртуальная лаборатория представляет собой компьютерную программу, выполняющую функцию тренажера, который реализует трехмерную модель уникального или типового оборудования. Сочетание объемной визуализации объектов и звука позволяет обучаемому глубоко погрузиться в виртуальный мир, максимально приближенный к реальным условиям работы, дающий возможность с высокой степенью реальности участвовать в физическом эксперименте.

Выполнение виртуальных лабораторных работ при изучении гидравлики должно способствовать более глубокому пониманию студентами физической сущности изучаемых гидравлических явлений, освоению ими методов испытания гидромашин, упрочнению связи теории с экспериментами, а также приобретению навыков в научных исследованиях и в работе с научно-технической и справочной литературой.

В предлагаемом лабораторном курсе описание каждой работы содержит:

вводную часть, где в сжатой форме изложены сведения общего характера и основные теоретические положения, имеющие самое прямое отношение к рассматриваемым в работе вопросам;

цель работы; схему установки;

порядок выполнения работы и детально разработанные таблицы для упрощения и удобства обработки опытных данных;

дополнительную информацию по управлению виртуальной моделью; основные контрольные вопросы, позволяющие студентам

целенаправленно готовиться к защите отчета по каждой работе;

номера рекомендуемых литературных источников (их названия и другие сведения о них даны в списке литературы, приведенном в конце практикума). Из перечисленных учебников и учебных пособий следует
выбрать один источник информации, рекомендованный преподавателем, ведущим занятия.

Выполнение студентами лабораторных работ приводится на виртуальных моделях, созданных на основе физического и математического моделирования с использованием компьютерных технологий, разработанных кафедрой «Гидравлика, теплотехника, гидропривод» ТвГТУ.

Курс написан на основе многолетнего научно-методического и преподавательского опыта авторов с учетом опыта преподавателей других вузов России и стран ближнего зарубежья.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ,

КАСАЮЩИЕСЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ, РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОСТАВЛЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТОВ О РАБОТАХ И ИХ ЗАЩИТЕ

Текстовую часть отчета о каждой лабораторной работе студент должен представлять на отдельных листах белой писчей бумаги формата А4 (210 × 297 мм), а графическую (схему установки и график, построенный в масштабе по опытным данным) ‒ на миллиметровой или потребительской бумаге в клетку. При этом весь графический материал, в том числе надписи и обозначения на нем, должен быть выполнен карандашом. При вычерчивании графиков на осях координат должны быть нанесены шкалы, представлены обозначения откладываемых величин и их размерность.
Каждый рисунок в отчете должен иметь порядковый номер и пояснительную надпись, располагаемые под рисунком.
К выполнению работы допускаются студенты, оформившие в соответствии с изложенными ниже требованиями подготовительную часть отчета, включающую:

а) название работы и цель ее выполнения;

б) основные теоретические положения работы (в конспективном изложении);

в) схему установки, а также рисунки, поясняющие физическую картину изучаемого гидравлического явления;

г) таблицы для записи опытных данных и результатов вычислений.

После окончания работы результаты измерений и вычислений должны быть предъявлены преподавателю для подписи.
Для получения оценки (в баллах) за выполненную лабораторную работу студент должен представить преподавателю полностью оформленный отчет, т. е. отчет, дополненный результатами вычислений, графическим материалом, а также выводами (заключением) по работе, ответами на контрольные вопросы, и защитить его.

Виртуальная лабораторная работа № 1

ИЗМЕРЕНИЕ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

ОСНОВНОГО УРАВНЕНИЯ ГИДРОСТАТИКИ И ЗАКОНА ПАСКАЛЯ
Вводная часть

Гидростатическим давлением р называют нормальное сжимающее напряжение, возникающее в покоящейся жидкости под действием поверхностных и массовых сил:

∆????
???? = lim_∆????→0^∆????, (1)

где ΔF ‒ элементарная равнодействующая поверхностных и массовых сил (гидростатическая сила), Н; ΔS ‒ элементарная площадка действия, м².

Из формулы (1) видно, что гидростатическое давление p есть предел отношения элементарной гидростатической силы ΔF к элементарной площади действия ΔS, когда последняя стремится к нулю.

За единицу гидростатического давления принято равномерно распределенное давление в один Паскаль, Па, т. е., создаваемое силой 1 Н на площади 1 м², или p = 1 Па = 1 Н/м².

Гидростатическое давление, отсчитываемое от абсолютного нуля, называют абсолютным р_абс, а отсчитываемое от атмосферного давления р_ат – избыточным р_изб, следовательно:

????_абс= ????_ат+ ????_изб. (2)

Очевидно, что

????_изб= ????_абс− ????_ат. (3)

В гидравлических расчетах величину нормального атмосферного давления считают равной p_ат = 98100 ≈ 10⁵ Па [1, 2].

Из формулы (3) видно, что в зависимости от соотношения между р_абс и р_ат, избыточное давление р_изб может быть положительной и отрицательной величиной. Положительное избыточное давление называют манометрическим, а отрицательное – вакуумметрическим. Приборы, применяемые для измерения +р_изб и ‒р_изб, называют манометрами и вакуумметрами соответственно.

По принципу действия манометры и вакуумметры делятся на две группы: жидкостные и механические.

Жидкостный манометр (пьезометр) представляет собой стеклянную трубку, верхний конец которой открыт в атмосферу, а нижний присоединен к точке, где измеряется манометрическое давление.

Манометрическое давление р_изб, выраженное через показания пьезометра:

????_изб = ????????ℎ_????_изб, (4)

где ρg = γ ‒ объемный вес жидкости; ℎ_????_изб

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/4603

Смотрите также:







Изложение содержания дела, по которому приняты судебные постановления
_-___-~1
_1-тема-СтрМетал
_10_Эмиль Золя для эл версии