Гидравлика

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Перейти к: навигация, поиск

Гидравлика (греч. hydraulikós — водяной, от hydor — вода и aulos — трубка), наука о законах движения (см. гидродинамика) капельных жидкостей и газов) и равновесия жидкостей (см. гидростатика) и способах приложения этих законов к решению задач инженерной практики.

В отличие от гидромеханики, гидравлика характеризуется особым подходом к изучению явлений течения жидкостей; она устанавливает приближённые зависимости, ограничиваясь во многих случаях рассмотрением одноразмерного движения, широко используя при этом эксперимент, как в лабораторных, так и в натурных условиях.

Наряду с этим намечается всё большее сближение между гидромеханикой и гидравликой: с одной стороны, гидромеханика всё чаще обращается к эксперименту, с другой — методы гидравлического анализа становятся более строгими.[1]

Содержание

[править] История

Некоторые принципы гидростатики были установлены ещё Архимедом, возникновение гидродинамики также относится к античному периоду, однако формирование Г. как науки начинается с середины 15 в., когда Леонардо да Винчи лабораторными опытами положил начало экспериментальному методу в Г. в 16—17 вв. С. Стевин, Г. Галилей и Б. Паскаль разработали основы гидростатики как науки, а Э. Торричелли дал известную формулу для скорости жидкости, вытекающей из отверстия. В дальнейшем И. Ньютон высказал основные положения о внутреннем трении в жидкостях. В 18 в. Д. Бернулли и Л. Эйлер разработали общие уравнения движения идеальной жидкости, послужившие основой для дальнейшего развития гидромеханики и Г. Однако применение этих уравнений (так же как и предложенных несколько позже уравнений движения вязкой жидкости) для решения практических задач привело к удовлетворительным результатам лишь в немногих случаях, в связи с этим с конца 18 в. многие учёные и инженеры (А. Шези, А. Дарси, А. Базен, Ю. Вейсбах и др.) опытным путём изучали движение воды в различных частных случаях, в результате чего Г. обогатилась значительным числом эмпирических формул. Создававшаяся т. о. практическая Г. всё более отдалялась от теоретической гидродинамики. Сближение между ними наметалось лишь к концу 19 в. в результате формирования новых взглядов на движение жидкости, основанных на исследовании структуры потока. Особо заслуживают упоминания работы О. Рейнольдса, позволившие глубже проникнуть в сложный процесс течения реальной жидкости и в физическую природу гидравлических сопротивлений и положившие начало учению о турбулентном движении. Впоследствии это учение, благодаря исследованиям Л. Прандтля и Т. Кармана, завершилось созданием полуэмпирических теорий турбулентности, получивших широкое практическое применение. К этому же периоду относятся исследования Н. Е. Жуковского, из которых для Г. наибольшее значение имели работы о гидравлическом ударе и о движении грунтовых вод. В 20 в. быстрый рост гидротехники, теплоэнергетики, гидромашиностроения, а также авиационной техники привёл к интенсивному развитию Г., которое характеризуется синтезом теоретических и экспериментальных методов. Большой вклад в развитие Г. сделан сов. учёными (работы Н. Н. Павловского, Л. С. Лейбензона, М. А. Великанова и др.).

Практическое значение Г. возросло в связи с потребностями современной техники в решении вопросов транспортирования жидкостей и газов различного назначения и использования их для разнообразных целей. Если ранее в Г. изучалась лишь одна жидкость — вода, то в современных условиях всё большее внимание уделяется изучению закономерностей движения вязких жидкостей (нефти и её продуктов), газов, неоднородных и т. н. неньютоновских жидкостей. Меняются и методы исследования и решения гидравлических задач. Сравнительно недавно в Г. основное место отводилось чисто эмпирическим зависимостям, справедливым только для воды и часто лишь в узких пределах изменения скоростей, температур, геометрических параметров потока; теперь всё большее значение приобретают закономерности общего порядка, действительные для всех жидкостей, отвечающие требованиям теории подобия и пр. При этом отдельные случаи могут рассматриваться как следствие обобщенных закономерностей. Г. постепенно превращается в один из прикладных разделов общей науки о движении жидкостей — механики жидкости.

[править] Предмет изучения

Гидравлика, как прикладная наука, применяется для решения различных инженерных задач в области:

(список не полный)

[править] Основные направления

Г. обычно подразделяется на две части:

Основные разделы практической гидравлики:

(список не полный)

Во всех указанных разделах движение жидкости рассматривается как установившееся, так и неустановившееся (нестационарное).


Основные разделы теоретической гидравлики:

[править] Прикладное значение

Гидравлика широко использует теоретические положения механики и данные экспериментов. В прошлом гидравлика носила чисто экспериментальный и прикладной характер, в последнее время её теоретические основы получили значительное развитие, это способствовало сближению её с гидромеханикой. Гидравлика решает многочисленные инженерные задачи, рассматривает многие вопросы гидрологии, в частности, законы движения речных потоков, перемещения ими наносов, льда и шуги, процессы формирования русла и т. д. Этот комплекс вопросов объединяется речной гидравликой (динамикой русловых потоков), которую можно рассматривать как самостоятельный раздел гидравлики.

По отношению к гидромеханике гидравлика выступает как инженерное направление, получающее решение многих задач о движении жидкости на основе сочетания эмпирических зависимостей, установленных опытным путём, с теоретическими выводами гидромеханики.

В Г. рассматриваются также движение наносов в открытых потоках и пульпы в трубах, методы гидравлических измерений, моделирование гидравлических явлений и некоторые др. вопросы. Существенно важные для расчёта гидротехнических сооружений вопросы Г. — неравномерное и неустановившееся движение в открытых руслах и трубах, течение с переменным расходом, фильтрация и др. — иногда объединяют под общим названием "инженерная гидравлика" или "гидравлика сооружений".

Т. о., круг вопросов, охватываемых Г., весьма обширен и законы Г. в той или иной мере находят применение практически во всех областях инженерной деятельности, а особенно в гидротехнике, мелиорации, водоснабжении, канализации, теплогазоснабжении, гидромеханизации, гидроэнергетике, водном транспорте и др.

[править] Вклад в гидравлику

Исследования в области Г. координируются Международной ассоциацией гидравлических исследований (МАГИ). Её орган — "Journal of the International Association for Hydraulic Research" (Delft, с 1937).

Развитие гидравлики связано с именами учёных:

[править] См. также

[править] Литература

  • Альтшуль А. Д., Киселев П. Г., Гидравлика и аэродинамика, М., 1965;
  • Богомолов А. И., Михайлов К. А. Гидравлика. М., Стройиздат, 1972.
  • Богомолов А. И., Михайлов К. А. Гидравлика М., 1965;
  • Идельчик И. Е., Справочник по гидравлическим сопротивлениям, М. — Л., 1960;
  • Жабо В. В., Уваров В. В., Гидравлика и насосы, М., Энергоатомиздат, 1984;
  • Киселев П, Г., Справочник по гидравлическим расчетам, 3 изд., М. — Л., 1961;
  • Чугаев Р. Р., Гидравлика, М. — Л., 1970;
  • Чугаев Р. С. Гидравлика. М., Гозэнергоиздат, 1970
  • Rouse Н., Howe J., Basic mechanics of fluids, N. Y. — L., 1953;
  • King H. W., Brater E. F., Handbook of hydraulics, 5 ed., N. Y., 1963;
  • Levin L., L'hydrodynamique et ses applications, P., 1963;
  • Еск В, Technische Strömungslehre. 7 Aufl., B., 1966.

Периодические издания в области Г.:

[править] Ссылки

  1. ↑ Статья о гидравлике в БСЭ
Источник — «http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%B0»