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.
|
|
| 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 |