Материал: УМК МЖГ стр 1-76 Модуль 1-3_МЖГ

Старинные летописи и другие источники содержат много сведений о строительстве в России различных сооружений на реках, о развитии вод- ных путей, о попытках создания механизмов, использующих энергию вод- ного потока, и о многих других конструкциях, осуществление которых бы- ло бы невозможно без знания основ гидравлики. Так, еще в X – XI вв. на Руси существовали водопроводы из гончарных и деревянных труб, в 1115 г. был построен наплавной мост через Днепр у Киева. В XIV – XV вв. применялась добыча воды из подземных источников, оборудованных до- вольно совершенными водопроводными устройствами.

В средние века в России возводились многочисленные плотины на реках. Так, в 1516 г. была построена плотина из камня на р. Неглинке в Москве.

Подъем в развитии гидравлики начался только через 17 веков после Архимеда. В XV – XVI вв. Леонардо да Винчи (1452 – 1519) написал работу «О движении и измерении воды», которая была опубликована лишь через 400 с лишним лет после ее создания. С. Стевин (1548 – 1620) написал книгу «Начала гидростатики», Галилео Галилей (1564 – 1642) в 1612 г. в трактате

6

Д. Бернулли в 1738 г. опубликовал выведенное им важнейшее урав- нение, названное его именем. Это уравнение служит основой теоретиче- ских построений и практических расчетов в области гидравлики.

гидравлических задач, широко используя созданный к тому времени мате- матический аппарат.

Л. Эйлер в 1755 г. вывел системы дифференциальных уравнений равновесия и движения жидкости.

Интересно, что наряду с гениальными теоретическими работами М.В. Ломоносова, Д. Бернулли и Л. Эйлера известны их исследования в области создания гидравлических приборов и устройств. М.В. Ломоносов изобрел универсальный барометр, вискозиметр (прибор для исследования вязкости жидкости), прибор для определения скорости течений в море. М.В. Ломоносов занимался также усовершенствованием гидравлических машин и устройств. Д. Бернулли изобрел водоподъемник, установленный в с. Архангельском под Москвой, и поднимавший воду на высоту 30 м. Л. Эйлер предложил конструкцию турбины, вывел так называемое «тур- бинное уравнение», создал основополагающие труды в теории корабля.

7

В 1791 г. в Петербурге А. Колмаков издал книгу «Карманная книжка для вычисления количества воды, протекающей через трубы, отверстия», которая явилась первым справочником по гидравлике.

Первое в России учебное пособие по гидравлике было выпущено в 1836 г. П.П. Мельниковым под названием «Основания практической гид- равлики или о движении воды в различных случаях».

Перечисленные теоретические работы положи- ли начало бурному развитию гидравлики. Велики за- слуги ученых Д. Полени (1685 – 1761), который рабо- тал в области истечения через отверстия и водосливы; А. Шези (1718 – 1798), изучавшего равномерное дви- жение жидкости; П. Дюбуа (1734 – 1809), занимавше- гося движением наносов в реках, сопротивлениями движению воды в руслах; Д. Вентури (1746 – 1822), исследовавшего истечение через отверстия и насадки; Ю. Вейсбаха (1806 – 1871), в основном известного ра-

движение и истечение жидкости через водосливы; О. Рейнольдса (1842 – 1912), внесшего большой вклад в изучение ламинарного и турбулентного ре- жимов движения.

Труды академика Н.Н. Павловского (1884 – 1937) в области равно- мерного и неравномерного движения, фильтрации через земляные плоти- ны и под гидротехническими сооружениями явились большим вкладом в развитие гидравлики и послужили основой, наряду с другими работами учеников и последователей Н.Н. Павловского в СССР, для создания инже- нерной гидравлики, широко используемой при расчетах в гидротехнике.

8

ЦЕЛЬ ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Дидактическая цель курса заключается в формировании у студентов теоретических и прикладных знаний необходимых для изучения специаль- ных курсов по специальности «Теплоснабжение, вентиляция и охрана воз- душного бассейна», а также для решения многих инженерных задач.

Целью преподавания является подготовка специалиста для произ- водственно-технической, организационно-управленческой, проектно-кон- структорской и исследовательской деятельности в области проектирования строительной деятельности и эксплуатации систем теплоснабжения про- мышленных и гражданских зданий и сооружений.

ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Задачами изучения дисциплины являются:

1.Теоретическая подготовка в области гидромеханики, позволяющая будущим инженерам ориентироваться в потоке научно-технической ин- формации и обеспечивающая возможность использования ими гидромеха- нических методов в будущей специальности.

2.Формирование у студентов научного мышления в частности, пра- вильного понимания границ применяемости различных гидромеханиче- ских понятий, законов, теорий и умение оценивать степень достоверности результатов, полученных с помощью экспериментальных и математиче- ских методов исследования или инженерных расчетов.

3.Усвоение основных гидромеханических явлений и законов, мето- дов гидромеханических исследований применительно к различным зада- чам будущей специальности.

4.Выработка у студентов приемов и навыков решения конкретных задач из разных областей гидромеханики, помогающих студентам в даль- нейшем решать инженерные задачи.

Настоящий учебно-методический комплекс составлен на основе раз- личных учебников, учебных и учебно-методических пособий и предназна- чен для использования студентами при изучении дисциплины «Механика жидкости и газа» на кафедре трубопроводного транспорта и гидравлики.

Перечни литературных источников, которые были использованы при составлении учебно-методического комплекса, приводятся в конце каждо- го модуля.

9

МОДУЛЬ 1

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТИ

ВВЕДЕНИЕ

Жидкостью называют физическое тело, обладающее двумя особыми свойствами:

1.Она весьма мало изменяет свой объем при изменении давления или температуры.

2.Она обладает текучестью, благодаря чему жидкость не имеет соб- ственной формы и принимает форму того сосуда, в котором она находится.

Жидкости делят на два вида: капельные и газообразные.

Капельные жидкости характеризуются большим сопротивлением сжатию и малым сопротивлением растягивающим и касательным усилиям, обусловленным незначительностью сил сцепления и сил трения между частицами жидкости. К капельным жидкостям относятся вода, нефть, ке- росин, бензин, ртуть и т.п.

Газообразные жидкости (газы) обладают большой сжимаемостью, не оказывают сопротивления ни растягивающим, ни касательным усилиям и имеют малую вязкость.

В данном курсе рассматриваются только капельные жидкости, одна- ко многие свойства капельных и газообразных жидкостей, а также многие механические законы для них одинаковы.

СХЕМА ИЗУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА

10