Образовательные технологии

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Б3. Б.6 «ГИДРОГАЗОДИНАМИКА»

Направление подготовки

140100 Теплоэнергетика и теплотехника

Профиль подготовки

Энергообеспечение предприятий

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Форма обучения

очная

Новотроицк – 2012

Предисловие рабочей программы

Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины базовой части профессионального цикла студентам по направлению подготовки 140100 Теплоэнергетика и теплотехника очной формы обучения во 2-м семестре и заочной формы обучения в 3 семестре.

Рабочая программа составлена с учетом Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 140100 Теплоэнергетика и теплотехника, утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 18 ноября 2009 года № 635.

Программа одобрена на заседании кафедры МТ, «____»___ 2012 протокол № __.

Заведующий кафедрой МТ канд.технич.наук,доцент Е.В. Братковский

Составитель О.С.Ануфриенко

Г. (подпись)

	ã Ануфриенко О.С.,2012
	ã НИТУ МИСиС НФ, 2012

1 Цели и задачи освоения дисциплины

Цельюосвоения дисциплины является изучение теоретических методов расчета движения жидкости и газа в элементах энергетического и теплотехнического оборудования, процессов преобразования энергии в турбомашинах.

Задачи:

- приобретение навыков использования основных уравнений гидрогазодинамики для расчета течений;

- выработка умений экспериментального исследования и анализа характеристик теплоэнергетического оборудования и турбомашин.

2 Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина относится к базовой части учебного цикла - Б3.Б.6- Профессиональный цикл.

Для изучения дисциплины необходимы знания, умения и компетенции, полученные в результате изучения дисциплин: математика, физика.

Для освоения дисциплины студенты должны знать:

- основы дифференциального и интегрального исчисления функций одной и нескольких переменных, аналитической геометрии и линейной алгебры, векторного и гармонического анализа, теории обыкновенных дифференциальных уравнений, интегральных преобразований;

- основные законы физики;

Дисциплины, для которых освоение данной дисциплины необходимо, как предшествующее: Б3.Б.4- Техническая термодинамика, Б2.Б.4- Физика.

3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

Таблица 1 – Перечень компетенций

Код компетенции из ФГОС ВПО	Содержание компетенции
ОК-1	владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения
ПК-2	уметь демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и быть готовым использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования теоретического и экспериментального исследования
ПК-18	иметь способность к проведению экспериментов по заданной методике и анализу результатов с привлечением соответствующего математического аппарата
ПК-19	быть готовым к проведению измерений и наблюдений, составлению описания проводимых исследований, подготовке данных для составления обзоров, отчетов и научных публикаций

Требования к конечным результатам обучения

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты обучения

Таблица 2 – Результат обучения от различных видов занятий

Уровень цели	Код результата обучения	Результат обучения	Код соответствующей компетенции из ФГОС ВПО	№
лекции	Практические занятия	Лабораторные работы
Знать	З.1.1	- основные физические свойства жидкостей и газов; - общие законы и уравнения статики, кинематики и динамики жидкостей и газов; -особенности физического и математического моделирования одномерных и трехмерных, дозвуковых и сверхзвуковых, ламинарных и турбулентных течений идеальной и реальной несжимаемой и сжимаемой жидкостей.	ОК-1		1-7
Уметь
	У.18.1	рассчитывать гидродинамические параметры потока жидкости (газа) при внешнем обтекании тел и течении в каналах (трубах), проточных частях гидрогазодинамических машин	ПК-18	1-12	1-6	1-8
	У.19.3	производить гидравлический расчет трубопроводов	ПК-19	1-12	1-4	1-9
Владеть
	В.2.2	методиками проведения типовых гидродинамических расчетов гидромеханического оборудования и трубопроводов	ПК-2	1-10

5 Объем дисциплины и виды учебной работы (час)

Таблица 3 – Объем дисциплины

Вид учебной работы	Зачетные единицы	Количество часов
Всего часов	В том числе по семестрам

Общая трудоемкость
Аудиторные занятия:
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
Семинары (С)
Самостоятельная работа:
В т.ч. курсовые работы или проекты
Вид итогового контроля			Экзамен

6 Структура и содержание дисциплины

Таблица 4 - Разделы дисциплины для студентов очной формы обучения (3 семестр)

№ раз- дела	Наименование разделов	Количество часов
Всего	Аудиторная работа	Вне- ауд. работа СР
Л	ПЗ	ЛР

	Вводные сведения. Основные физические свойства жидкостей и газов. Общие законы и уравнения статики, кинематики и динамики сплошных сред.			-
	Силы, действующие в жидкостях. Абсолютный и относительный покой (равновесие) жидких сред. Модель идеальной (невязкой) жидкости.			-
	Общая интегральная форма уравнений количества движения и момента количества движения (частные случаи). Подобие гидромеханических процессов. Теория физического подобия.
	Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной форме(частные случаи). Одномерные потоки жидкостей и газов.
	Плоское (двумерное) движение идеальной жидкости.		-	-
	Уравнение движения для вязкой жидкости. Уравнение движения для вязкой несжимаемой жидкости. Пограничный слой. Дифференциальное уравнение пограничного слоя.		-	-
	Сопротивление тел, обтекаемых вязкой жидкостью. Отрыв пограничного слоя
	Сопротивление при течении жидкости в трубах, местные сопротивления.
	Турбулентность и ее основные статистические характеристики.				-
	Уравнения Навье-Стокса и Рейнольдса		-	-	-
	Сверхзвуковые течения. Скачки уплотнений.		-	-	-
	Течение жидкости при фазовом равновесии. Тепловой скачок и скачок конденсации.		-	-	-
	Итого	144(180)

7 Структура и содержание теоретической части курса

Таблица 5 - Содержание лекционного курса

№ раз-дела	Наименование раздела	Содержание раздела	Форма текущего контроля

	Вводные сведения. Основные физические свойства жидкостей и газов. Общие законы и уравнения статики, кинематики и динамики сплошных сред	Основные понятия и определения. Параметры потока. Свойства жидкостей, газов и паров. Основные термодинамические соотношения. Элементы кинематики сплошных сред. Методы изучения движения жидкости. Линии тока и вихревые линии. Деформация и вращение жидкой частицы. Теорема Гельмгольца.	Т
	Силы, действующие в жидкостях. Абсолютный и относительный покой (равновесие) жидких сред. Модель идеальной (невязкой) жидкости	Вязкость жидкостей и газов. Реальная и идеальная (невязкая) жидкости. Поверхностные и массовые силы. Тензор напряжений для вязкой и идеальной жидкости. Закон Паскаля. Жидкость в поле силы тяжести. Равновесие вращающейся жидкости. Закон Архимеда. Равновесие сжимаемой жидкости. Атмосфера в поле силы тяжести	Т
	Общая интегральная форма уравнений количества движения и момента количества движения (частные случаи). Подобие гидромеханических процессов. Теория физического подобия	Теория размерности формулы Фурье. Определяющие параметры, π-теорема подобия. Критерии подобия и моделирования. Роль подобия в теоретических и экспериментальных исследованиях.	Т
	Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной форме (частные случаи). Одномерные потоки жидкостей и газов	Роль одномерного анализа при решении технических задач. Основные уравнения. Скорость звука. Различные формы уравнения энергии. Изоэнтропийное течение. Параметры торможения и критические параметры. Газодинамические функции и газодинамические таблицы. Критический расход. Суживающее сопло и сопло Лаваля. Режимы течения и изменение параметров потока по длине сопла Лаваля. Переменный режим работы суживающегося сопла. Одномерные течения при различных воздействиях на поток. Установившееся течение сжимаемой вязкой жидкости в теплоизолированной трубе постоянного сечения. Критическая длина трубы. Распределение скоростей и давлений вдоль трубы. Течение идеальной сжимаемой жидкости в канале с постоянной площадью поперечного сечения и прямым скачком уплотнения. Расчет параметров течения в сопле Лаваля со скачком уплотнения.	Т
	Плоское (двумерное) движение идеальной жидкости	Уравнение количества движения в форме Громеки – Ламба. Вихревое и безвихревое течения. Соотношения Коши - Римана. Уравнение Бернулли и интеграл Коши -Лагранжа. Начальные и граничные условия уравнений идеальной жидкости. Функция тока, потенциал скорости и их свойства. Комплексный потенциал и комплексная скорость. Однородный поток, сток (исток), вихрь и диполь на плоскости. Применение теории функций комплексного переменного к расчету потоков. Обтекание цилиндра установившимся потоком идеальной жидкости на плоскости. Теорема Жуковского о подъемной силе. Вихри в идеальной жидкости.	Т
	Уравнение движения для вязкой жидкости. Уравнение движения для вязкой несжимаемой жидкости. Пограничный слой. Дифференциальное уравнение пограничного слоя	Гипотеза о пограничном слое. Основные особенности и допущения. Распределение скоростей в пограничном слое. Дифференциальное уравнение пограничного слоя для установившегося течения несжимаемой жидкости. Интегральное соотношение для пограничного слоя (уравнение Кармана). Условные толщины пограничного слоя. Расчет ламинарного и турбулетного пограничного слоя на пластине. Коэффициенты трения и потери энергии при обтекании пластины.	Т
	Сопротивление тел, обтекаемых вязкой жидкостью. Отрыв пограничного слоя	Отрыв пограничного слоя. Схема отрыва. Особенности отрыва ламинарного и турбулентного пограничного слоя. Сила сопротивления и безразмерный коэффициент сопротивления. Хорошо и плохо обтекаемые тела. Крыловидные профили и аэродинамические решетки. Закон сопротивления для цилиндра. Кризис сопротивления плохо обтекаемых тел. Парадокс Даламбера. Минимизация сопротивления при обтекании тел в различных технических задачах.	Т
	Сопротивление при течении жидкости в трубах, местные сопротивления	Ламинарное установившееся течение вязкой жидкости в трубах. Распределение скоростей в поперечном сечении. Безразмерный коэффициент сопротивления.	Т
	Турбулентность и ее основные статистические характеристики	Особенности турбулентного течения. Степень турбулентности. Трение при турбулентном течении. Статистические характеристики турбулентности.	Т
	Уравнения Навье - Стокса и Рейнольдса	Закон Хагена-Пуазейля. Универсальные законы распределения скорости. Уравнение Рейнольдса для турбулентного течения несжимаемой жидкости. Турбулентное течение в трубах. Универсальные законы сопротивления для гладких труб. Гидравлическое сопротивление трубопроводов. Различные виды местных сопротивлений. Сопротивление при внезапном изменении площади каналов.	Т
	Сверхзвуковые течения. Скачки уплотнений	Особенности распространения слабых возмущений в дозвуковых и сверхзвуковых потоках. Волны возмущения и характеристики. Угол Маха. Уравнение характеристик в плоскости течения. Плоскость годографа. Диаграмма характеристик. Расчет простейших сверхзвуковых течений. Образование скачков уплотнений. Ударная поляра и диаграмма ударных поляр. Обтекание тел сверхзвуковым потоком.	Т
	Особенности двухкомпонентных и двухфазных течений. Течение жидкости при фазовом равновесии. Тепловой скачок и скачок конденсации	Особенности двухкомпонентных и двухфазных течений. Особенности гомогенного течения газа с постоянной концентрацией примесей. Двухфазное течение при фазовом равновесии. Двухфазное течение с полным переохлаждением. Влияние переохлаждения на коэффициент расхода. Тепловой скачок при подводе теплоты к потоку. Зависимость между безразмерными скоростями до и после теплового скачка. Уравнения скачка конденсации. Степень повышения давления в скачке конденсации.	Т

8 Структура и содержание практической части курса

Лабораторные работы

Таблица 6 - Лабораторные работы для студентов очной формы обучения (3 семестр)

№ ЛР	№ раздела	Наименование лабораторных работ	Кол-во часов

		π- теорема, теория подобия в гидрогазодинамике
		Исследование законов сохранения энергии. Уравнение Бернулли для идеальной и реальной жидкости
		Режимы течения жидкости
		Изучение законов сопротивления вязкой жидкости
		Методика экспериментального определения гидравлических потерь простого трубопровода
6,7		Методика экспериментального определения гидравлических потерь сложного трубопровода
8,9		Работа энергетической машины на сеть Характеристика сети. Характеристика машины
		Итого:

Практические занятия

Таблица 7 - Практические занятия для студентов очной формы обучения (3 семестр)

№ занятия	№ раздела	Тема	Кол-во часов

		Параметры потока. Свойства жидкостей, газов и паров.
		Поверхностные и массовые силы. Тензор напряжений для вязкой и идеальной жидкости. Закон Паскаля.
		Критерии подобия и моделирования.
4, 5		Параметры торможения и критические параметры. Газодинамические функции и газодинамические таблицы.
6,7		Особенности отрыва ламинарного и турбулентного пограничного слоя.
		Распределение скоростей в поперечном сечении.
		Степень турбулентности.
		Итого:

Образовательные технологии

Таблица 8 - Интерактивные образовательные технологии, используемые в аудиторных занятиях

Вид занятия (Л, ПЗ, ЛР)	Используемая интерактивная образовательная технология	Кол-во часов
очная	заочная
ПЗ	Мозговой штурм на тему «Параметры потока. Свойства жидкостей, газов и паров»		1,5
ПЗ	Мозговой штурм на тему «Распределение скоростей в поперечном сечении»
Итого:		3,5

10 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

Таблица 9 - Самостоятельное изучение разделов дисциплины для студентов очной формы обучения (3 семестр)

№ раздела	Вопросы, выносимые на самостоятельное изучение	Кол-во часов

	Методы изучения движения жидкости. Линии тока и вихревые линии. Деформация и вращение жидкой частицы. Теорема Гельмгольца.
	Жидкость в поле силы тяжести. Равновесие вращающейся жидкости. Закон Архимеда. Равновесие сжимаемой жидкости. Атмосфера в поле силы тяжести
	Теория размерности формулы Фурье. Определяющие параметры, π-теорема подобия. Роль подобия в теоретических и экспериментальных исследованиях.
	Роль одномерного анализа при решении технических задач. Основные уравнения. Скорость звука. Различные формы уравнения энергии. Изоэнтропийное течение. Критический расход. Суживающее сопло и сопло Лаваля. Режимы течения и изменение параметров потока по длине сопла Лаваля. Переменный режим работы суживающегося сопла. Одномерные течения при различных воздействиях на поток.Установившееся течение сжимаемой вязкой жидкости в теплоизолированной трубе постоянного сечения. Критическая длина трубы. Распределение скоростей и давлений вдоль трубы. Течение идеальной сжимаемой жидкости в канале с постоянной площадью поперечного сечения и прямым скачком уплотнения. Расчет параметров течения в сопле Лаваля со скачком уплотнения.
	Соотношения Коши - Римана. Уравнение Бернулли и интеграл Коши -Лагранжа.Начальные и граничные условия уравнений идеальной жидкости. Функция тока, потенциал скорости и их свойства. Комплексный потенциал и комплексная скорость. Однородный поток, сток (исток), вихрь и диполь на плоскости. Применение теории функций комплексного переменного к расчету потоков. Обтекание цилиндра установившимся потоком идеальной жидкости на плоскости. Теорема Жуковского о подъемной силе. Вихри в идеальной жидкости.
	Распределение скоростей в пограничном слое. Дифференциальное уравнение пограничного слоя для установившегося течения несжимаемой жидкости. Интегральное соотношение для пограничного слоя (уравнение Кармана). Условные толщины пограничного слоя. Расчет ламинарного и турбулетного пограничного слоя на пластине. Коэффициенты трения и потери энергии при обтекании пластины.
	Отрыв пограничного слоя. Схема отрыва. Сила сопротивления и безразмерный коэффициент сопротивления. Хорошо и плохо обтекаемые тела. Крыловидные профили и аэродинамические решетки. Закон сопротивления для цилиндра. Кризис сопротивления плохо обтекаемых тел. Парадокс Даламбера. Минимизация сопротивления при обтекании тел в различных технических задачах.
	Ламинарное установившееся течение вязкой жидкости в трубах. Безразмерный коэффициент сопротивления.
	Итого:

Вопросы для контроля самостоятельной работы

1. Дать качественное описания ламинарному, переходному и турбулентному режимам течения.

2. Может ли линия тока совпадать с траекторией движения жидкой частицы при турбулентном режиме течения?

3. Объясните, почему ламинарный режим течения не может переходить в турбулентный, минуя переходный?

4. Почему наличие пульсации скоростей в турбулентном потоке приводит к интенсивному перемешиванию жидкости?

5. Масштабом турбулентности называется среднее расстояние, на которое перемещается турбулентный моль за время действия пульсации скорости. Найдите масштаб турбулентности, используя π-теорему.

6. Имеет ли смысл увеличивать число величин с базовой размерностью при анализе процессов посредством π -теоремы с целью уменьшения числа комплексов?

7. С помощью π - теоремы найдите масштабы сил инерции и трения и покажите, что число Рейнольдса характеризует отношение сил инерции и сил трения.

8. Примените π -теорему для нахождения безразмерных комплексов, от которых будет зависеть скорость падения камня в вязкой жидкости.

9. Труба в поперечном сечении имеет форму эллипса с полуосями а и Ь. Вычислите гидравлический диаметр сечения.

10. Поперечное сечение трубы - равносторонний треугольник со стороной а. Вычислите гидравлический диаметр.

11. Покажите, что для круглоцилиндрической трубы гидравлический диаметр совпадает с геометрическим диаметром.

12. По адиабатической трубе течет поток вязкой жидкости. Изобразите график зависимости числа Рейнольдса от длины трубы.

13. Поток течет вдоль расширяющейся трубы. Что происходит с числом Рейнольдса - оно увеличивается или уменьшается?

14. Поток движется вдоль сходящейся трубы. Что происходит с числом Рейнольдса?

15. Чем отличается живое сечение от поперечного? Когда они совпадают? Всегда ли в потоке существует живое сечение?

16. Как изменяется масштаб турбулентности с увеличением чисел Re?

17. Предложите способы искусственной ламиниризации турбулентного потока.

18. Какими способами можно турбулизировать ламинарный поток?

19. Как скажется на масштабе турбулентности (см. вопрос 4) введение в поток мелкодисперсного порошка, например резиновой крошки?

20. Как связаны силы инерции при ламинарном и турбулентном режимах течения?

21. Что происходит с силами инерции и трения с увеличением чисел Рейнольдса — уменьшаются силы трения или увеличиваются силы инерции?

22. Какой поток более выгоден с точки зрения минимальных сил трения ламинарный или турбулентный?

23. На зовите виды расходов жидкости. Как они связаны друг с другом?

24. Горизонтальная трубка тока с идеальной жидкостью расширяется по потоку. Как зависит давление в такой трубке от длины? Как изменится результат, если трубка тока будет сходящейся?

25. Может ли скоростной напор быть больше пьезометрического, если полный напор, подсчитанный по избыточному давлению, равен нулю?

26. Изобразите графики зависимостей полного, пьезометрического и скоростного напоров для экспериментальной для трубы постоянного сечния, если жидкость идеальная. Как изменится результат, если обратить течение?

27. Идеальная жидкость движется в горизонтальной прямоугольной, изогнутой по кольцу, трубе. Изобразите эпюру скоростей в одном из поворотных сечений трубы.

28. Как с помощью уравнения Бернулли объяснить сжатие истекающей из сосуда струи?

29. Как преобразовать удельную кинетическую энергию потока в удельную потенциальную энергию давления? Возможно ли 100%-ое преобразование в случае идеальной жидкости?

30. Как в уравнении Бернулли учесть энергию поверхностного натяжения? Укажите все ограничения на уравнение Бернулли элементарной струйки идеальной жидкости. Возможно ли вихревое течение идеальной жидкости?

31. Объясните, почему скорость, определенная по показаниям трубки Пито, больше средней скорости потока, рассчитанной по расходу?

32. Покажите с помощью уравнения Бернулли, что трубка Пито измеряет сумму пьезометрического и скоростного напоров.

33. Зависит ли точность показания трубки Пито от диаметра трубки? Сформулируйте ответ на тот же вопрос для пьезометрической трубки.

34. Статическое избыточное давление в потоке 1000 Па. С какой точностью можно измерить это давление пьезометром, отградуированным в мм? Как зависит точность измерения от вида жидкости в пьезометре?

35. Применимо ли уравнение Бернулли в форме (6) для условия невесомости? Имеет ли смысл в этих условиях «напорная» терминология?

36. Может ли полный напор в потоке вязкой жидкости быть монотонно возрастающей функцией длины трубопровода?

37. В вертикально сходящейся сверху вниз трубке тока движется поток идеальной жидкости. В потоке находится воздушный пузырек. Куда и при каких условиях будет перемещаться пузырек?

38. В вертикальной круглоцилиндрической трубе течет сверху вниз поток вязкой жидкости. Изобразите графики зависимости полного, скоростного и пьезометрического напоров по длине трубы.

39. В бесконечно сходящейся трубке течет поток идеальной жидкости. Согласно уравнению расходов скорость жидкости должна неограниченно возрастать. Какой физический процесс сделает достижение бесконечно большой скорости невозможным?

40. Сформулируйте понятие идеальной жидкости. Применимы ли к потоку идеальной жидкости такие понятия, как ламинарный, турбулентный, неустановившийся, равномерный, однородный, вихревой, безнапорный, стационарный?

41. Вода имеет скорость 5 м/с и находится под избыточным давлением 10кПа. Какое значение имеет удельная кинетическая и удельная потенциальная энергия?

42. По ошибке трубку Пито установили по потоку идеальной жидкости. Что она покажет в этом случае?

43. Два потока (воды и ртути) имеют одинаковую скорость 5 м/с. Какой из этих потоков обладает большей удельной кинетической энергией?

44. Какую величину измеряет трубка Пито: Р/γ + U²/2g или Р/γ + αU²/2g?

45. Каким условиям при выборе должна удовлетворять плоскость сравнения?

46. Имеется сжатый воздух с избыточным давлением 1 кг/см2. В герметичной емкости требуется получить давление 0,1 кг/см2. Как это можно осуществить?

47. Изобразите в поперечном сечении свободную поверхность реки.

48. Почему плывущие по реке предметы всегда прибивает к берегу?

49. Представьте, что на третьей планете № 61 «Лебедь» (ближайшая к нам звезда) существует цивилизация и что им стало известно «уравнение Бернулли». Чем их уравнение должно отличаться от «уравнения Бернулли»?

50. При проведении опытов Вы, вероятно, заметили, что показания трубок Пито и пьезометров «плавают». Чем объяснить такое поведение свободных поверхностей в трубках?

51. Справедлив ли «закон сообщающихся сосудов» для двух соседних пьезометрических трубок?

52. Справедлива ли формула Дарси для пуазейлева течения?

53. Каков физический смысл коэффициента гидравлического трения?

54. Почему при выводе уравнения равномерного движения жидкости в трубе не учитывались силы трения на основаниях элементарного цилиндра?

55. На оси трубы напряжение трения равно нулю, поэтому жидкие частицы, движущиеся вдоль оси, не испытывают сопротивления, что возможно только в идеальной жидкости. Согласно уравнению Бернулли давление вдоль осевой линии тока должно быть постоянным, а в опыте можно видеть уменьшение давления вдоль трубопровода. Объясните это противоречие.

56. Изобразите графики зависимости λ. и τw, от средней скорости потока в трубе.

57. Почему в жидкостном законе Ньютона (6) перед производной скорости проставлен знак « - »?

58. Поясните сущность гипотезы прилипания жидкости.

59. При вычислении средней скорости турбулентного потока по соотношению (20) интервал интегрирования был [0,R]. Но логарифмический

закон не справедлив в области вязкого подслоя, которая входит в этот интервал. Допущена ли в расчете ошибка? Обоснуйте возможности примененного 1 подхода.

60. Предложите алгоритм вычислительной процедуры коэффициента гидравлического трения по формулам Никурадзе. Напишите на известном Вам языке программирования подпрограмму расчета коэффициента λp по формулам Никурадзе.

61. Покажите, что при выступах микронеровностей поверхности в турбулентном ядре происходит дополнительная потеря механической (какой именно составляющей?) энергии потока.

62. Из указанных в тексте границ трех режимов течения турбулентного потока выведите формулы для предельных чисел Re зон сопротивления.

63. Справедлив ли степенной закон сопротивления (30) для пятой зоны сопротивления?

64. Функция z = f(x,y) называется автомодельной, если в некотором подмножестве области определения перестает зависеть от одной из независимых переменных. Укажите область автомодельности закона сопротивления по числу Re, по коэффициенту Δ.

65. Выведите формулу типа Блазиуса для чисел Re = 2 • 106 и Re= 4 • 102 . Сравните по точности расчета Вашу формулу с общепризнанными.

66. Постройте график зависимости hf = F(v). Покажите, что этот график описывается степенной кривой типа hf= k(v)vm Найдите значения k(v) и m(v) по всем зонам сопротивления. Обоснуйте название пятой зоны сопротивления как зоны квадратичного закона сопротивления.

67. Дайте определение понятию «закон сопротивления».

68. Покажите с применением л-теоремы, что в общем случае коэффициент гидравлического трения является функцией двух переменных, т. е. λ=λ(Δ,Re )

69. Какими причинами обусловлены местные потери напора?

70. Почему в уравнении (2) перед давлением поставлен знак « - »?

71. Изложите механизм возникновения местных потерь.

72. Из каких видов местных сопротивлений состоит сколь угодно сложное местное сопротивление?

73. Какая связь между коэффициентом местного сопротивления Cf и коэффициентом гидравлического трения?

74. Каков физический смысл числа Эйлера?

75. Покажите справедливость формулы (8) из анализа размерностей или π теоремы.

76. Каков физический смысл коэффициента ξ?

77. Перечислите допущения, принятые при выводе формулы Борда.

78. Известны графики зависимости двух различных местных сопротивлений от чисел Рейнольдса. Эти сопротивления последовательно устанавливают в трубопроводе, проводят опыты с целью определения коэффициента ξΣ. Что Вы можете сказать о графике ξ= f(Re)?

79. Постройте семейство кривых ξ= f(Re)для вентиля при различных углах открытия барашки.

80. Объясните с точки зрения закона сохранения энергии равенство единице коэффициента сопротивления внезапного расширения потока.

81. Можно ли говорить о потерях напора в местном сопротивлении в условиях невесомости?

82. Постройте график ξ= f(Re) для одного и того же сопротивления при различных температурах жидкости.

83. Объясните нестационарность показаний пьезометров, установленных на местных сопротивлениях, во время проведения опытов.

84. Если учесть коэффициенты Буссинеска в формуле Борда, то этоприведет к увеличению или уменьшению ξ?

85. Объясните механизм вихреобразования в местном сопротивлении.

86. Как по результатам опытов по измерению ξ определить коэффициент А1?

87. Справедлива ли формула (12) для нестационарного течения?

88. Основные элементы насосной установки.

89. Характеристика насоса. Номинальный режим работы насоса.

90. Допустимая область работы насоса.

91. Расширение области применения насоса.

92. Допустимая высота всасывания.

93. Характеристика сети.

94. Совместная работа насоса и сети.

95. Элементы простейшего гидропривода.

96. Схема управления гидроприводом.

97. Алгоритм проектирования гидропривода.

98. Гидравлические и пневматические системы, закон движения и равновесия жидкостей и газов.

99. Классификация гидро - и пневмопередач, области их применения.

100. Гидравлические и пневматические системы.

101. Коэффициент полезного действия гидро- и пневмоприводов, методы расчета чисел и усилий в приводах.

102. Особенности конструкций и расчетов на безопасность, прочность, надежность и производительность, схемы воздухо- и водоснабжения предприятий

Вопросы к экзамену

1. Основные понятия и определения гидрогазодинамики. Параметры потока. Свойства жидкостей, газов и паров. Основные термодинамические соотношения.

2. Особенности двухкомпонентных и двухфазных течений. Особенности

гомогенного течения газа с постоянной концентрацией примесей. Двухфазное течение при фазовом равновесии. Двухфазное течение с полным переохлаждением. Влияние переохлаждения на коэффициент расхода.

3. Элементы кинематики сплошных сред. Методы изучения движения

жидкости. Линии тока и вихревые линии. Деформация и вращение жидкой частицы. Теорема Гельмгольца.

4. Тепловой скачок при подводе теплоты к потоку. Зависимость между безразмерными скоростями до и после теплового скачка. Уравнения скачка конденсации. Степень повышения давления в скачке конденсации.

5. Вязкость жидкостей и газов. Реальная и идеальная (невязкая) жидкости. Поверхностные и массовые силы. Тензор напряжений для вязкой и идеальной жидкости. Закон Паскаля.

6. Особенности распространения слабых возмущений в дозвуковых и сверхзвуковых потоках. Волны возмущения и характеристики. Число Маха. Уравнение характеристик в плоскости течениях.

7. Жидкость в поле силы тяжести. Равновесие вращающейся жидкости. Закон Архимеда. Равновесие сжимаемой жидкости. Атмосфера в поле силы тяжести.

8. Плоскость годографа. Диаграмма характеристик. Расчет простейших

сверхзвуковых течений. Образование скачков уплотнений. Ударная поляра и диаграмма ударных поляр. Обтекание тел сверхзвуковым потоком.

9. Общая интегральная форма уравнений количества движения.

10. Закон Хагена-Пуазейля. Универсальные законы распределения скорости. Уравнение Рейнольдса для турбулентного течения несжимаемой жидкости. Турбулентное течение в трубах.

11. Общая интегральная форма уравнений момента количества движения.

12. Универсальные законы сопротивления для гладких труб. Гидравлическое сопротивление трубопроводов. Различные виды местных сопротивлений. Сопротивление при внезапном изменении площади каналов).

13. Теория физического подобия. Теория размерности формулы Фурье. Определяющие параметры, π-теорема подобия.

14. Особенности турбулентного течения. Степень турбулентности.

15. Критерии подобия и моделирования. Роль подобия в теоретических и экспериментальных исследованиях.

16. Трение при турбулентном течении. Статистические характеристики

17. турбулентности.

18. Общее уравнение энергии в интегральной форме.

19. Ламинарное установившееся течение вязкой жидкости в трубах.

20. Общее уравнение энергии в дифференциальной форме.

21. Распределение скоростей в поперечном сечении. Безразмерный коэффициент сопротивления.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: