Гидромеханика

В 48 Винников В.А., Каркашадзе Г.Г. Гидромеханика: Учебник для вузов.
- М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2003. - 302 с.: ил.
ISBN 5-7418-0245-1 (в пер.), УДК 532.5 (075.8): 622.5, ББК33.17
(Валерий Александрович Винников, Гиоргий Григолович Каркашадзе)

Рассмотрены основные закономерности статики, кинематики и динамики идеальных и реальных жидкостей. Даны описания основных приборов для измерения гидромеханических характеристик. Изложены основы моделирования гидромеханических процессов. Приведены основные методы расчета потерь напора при течении жидкостей в различных условиях, а также диффузионных процессов и типичных для горного производства фильтрационных задач.
   В. А. Винников - канд. техн. наук, доцент кафедры «Физика горных пород и процессов» МГТУ.
   Г.Г. Каркашадзе - д-р техн. наук, профессор кафедры «Физика горных пород и процессов» МГГУ.
   Для студентов горных вузов и факультетов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров и магистров «Горное дело» и по направлению подготовки дипломированных специалистов «Горное дело».

ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ 5
ГИДРОМЕХАНИКА: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ 7
Предмет гидромеханики. Цели и задачи курса 9
История развития гидромеханики как науки 10
Значение гидромеханики для горного производства, ее взаимосвязь с другими дисциплинами 13
Гипотеза сплошной среды 14
Основные свойства жидкостей
Плотность 14
Сжимаемость 15
Коэффициент температурного расширения 18
Вязкость 20
Растворение газов 28
Кипение 30
Сопротивление растяжению жидкостей 32
Поверхностное натяжение 32
Особые свойства воды 35
Задачи 38
Глава 1. ОСНОВЫ ГИДРОСТАТИКИ 41
1.1. Гидростатическое давление и его свойства 43
1.2. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости и их интегралы 48
1.3. Геометрическая интерпретация основного уравнения гидростатики 53
1.4. Определение давления жидкости при относительном равновесии 58
1.4.1. Движение сосуда по горизонтали с постоянным ускорением 59
1.4.2. Равномерное вращение сосуда вокруг вертикальной оси 61
1.5. Равновесие газа 63
1.6. Давление жидкости на плоские стенки 67
1.7. Давление жидкости на криволинейные поверхности 74
1.7.1. Цилиндрическая поверхность с горизонтальной образующей 75
1.7.2. Цилиндрическая поверхность с вертикальной образующей 78
1.7.3. Вертикально расположенная труба круглого поперечного сечения, заполненная покоящейся жидкостью под постоянным давлением 79
1.7.4. Колено трубы, изогнутой под некоторым углом и заполненной покоящейся жидкостью под постоянным давлением 79
1.8. Закон Архимеда. Плавание тел 81
1.9. Задачи 83
Глава 2. ОСНОВЫ КИНЕМАТИКИ ЖИДКОСТИ И ГАЗА 89
2.1. Описание движения жидкости по Лагранжу и Эйлеру 91
2.1.1. Метод Лагранжа 92
2.1.2. Метод Эйлера 93
2.2. Основные понятия теории поля и векторного анализа, используемые в гидромеханике 96
2.3. Характеристики потоков 101
2.4. Задачи 103
Глава 3. УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ИДЕАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ 107
3.1. Уравнение неразрывности - закон сохранения массы 109
3.2. Уравнение движения в напряжениях - закон сохранения импульса 111
3.3. Интегралы Коши-Лагранжа и Бернулли 118
3.4. Основы газовой динамики 122
3.5. Частные случаи применения интеграла Бернулли
3.5.1. Действие на идеальную жидкость сил тяжести, центробежных и кориолисовых сил инерции 125
3.5.2. Истечение идеальной жидкости из отверстий 127
3.5.3. Истечение газа из отверстия в сосуде 129
3.5.4. Клепсидра 132
3.5.5. Распределение давления при взрыве сферического заряда под водой 133
3.6. Задача 134
Глава 4. УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ РЕАЛЬНОЙ (ВЯЗКОЙ) ЖИДКОСТИ 137
4.1. Анализ уравнений движения реальной жидкости в напряжениях. Уравнения Навье-Стокса 140
4.2. Интеграл Бернулли для вязкой жидкости при установившемся движении 144
4.3. Кавитация 148
4.4. Задача 149
Глава 5. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК 153
5.1. Уровнемеры (приборы для измерения уровня жидкости) 155
5.2. Приборы для измерения давления 159
5.3. Приборы для измерения скорости потока 170
5.3.1. Трубки для измерения скорости потока 171
5.3.2. Термоанемометры 173
5.4. Приборы для измерения расхода жидкостей 175
Глава 6. ЭЛЕМЕНТЫ ПОДОБИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 179
6.1. Геометрическое и физическое подобие явлений 181
6.2. Критерии подобия 183
6.3. Критерии подобия при течении вязкой несжимаемой жидкости. Уравнение движения в критериальной форме 186
6.4. Основные принципы анализа размерностей, П-теорема 188
6.5. Физическое моделирование гидромеханических процессов. Автомодельность 193
6.6. Аналоговое моделирование гидродинамических процессов 195
6.7. Задача 198
Глава 7. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ 201
7.1. Виды гидродинамических сопротивлений 203
7.2. Основное уравнение установившегося равномерного движения жидкости 204
7.3. Распределение скоростей в потоке при ламинарном установившемся движении жидкости 207
7.4. Потери напора по длине потока при ламинарном установившемся движении жидкости 210
7.5. Потери напора по длине потока при турбулентном установившемся равномерном движении жидкости 212
7.6. Потери энергии при изменении конфигурации канала и поворотах потока 219
7.7. Принципы расчета потерь напора в сетях 226
7.8. Истечение жидкости через отверстия 228
7.9. Истечение жидкости через насадки 231
7.10. Истечение жидкости через водосливы 234
7.11. Задачи 237
Глава 8. ОСНОВЫ ДИФФУЗИОННОГО МАССОПЕРЕНОСА 247
8.1. Молекулярная диффузия. Законы Фика 249
8.2. Турбулентная диффузия 254
8.3. Диффузионный массоперенос в силовом поле 255
8.4. Диффузия газового облака от непрерывно действующего источника 256
8.5. Диффузия от мгновенного источника 258
8.6. Задача 260
Глава 9. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ФИЛЬТРАЦИИ 263
9.1. Законы фильтрации 265
9.2. Показатели фильтрации 267
9.3. Типы движения подземных вод 270
9.4. Уравнение неразрывности фильтрационного потока 271
9.5. Дифференциальное уравнение нестационарной фильтрации 275
9.6. Стационарные задачи фильтрации
9.6.1. Фильтрационный расход через прямоугольную перемычку 278
9.6.2. Приток воды к совершенному круглому одиночному колодцу 280
9.6.3. Приток воды к совершенному артезианскому колодцу 283
9.7. Приток воды к галерее, расположенной на водоупоре (нестационарная задача) 285
9.8. Приток воды к совершенному колодцу, расположенному на водоупоре (нестационарная задача) 287
9.9. Задачи 292
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 298
Hosted by uCoz