Нужно ответить на вопросы в конце лабораторной работы ГИДРАВЛИКА

ЗАДАНИЕ БЫЛО ТАКОЕ: Нужно ответить на вопросы в конце лабораторной работы ГИДРАВЛИКА

_

ПОЛНОЕ ЗАДАНИЕ В ДЕМО ФАЙЛЕ,

ЧАСТЬ ДЛЯ ПОИСКА ДУБЛИРУЮ НИЖЕ

Контрольные вопросы к работе №3

1.   Назовите режимы движения жидкости и укажите их характерные особенности:

Существуют два режима движения жидкостей: ламинарный и турбулентный. При ламинарном режиме отдельные струйки или слои жидкости движутся параллельно, не смешиваясь, при турбулентном — частицы жидкости движутся беспорядочно по разнообразным неопределенным траекториям, а само движение сопровождается поперечным перемещением жидкости и характеризуется пульсацией скорости и давления.

2.   Поясните, что такое критерий Рейнольдса, и назовите факторы, от которых он зависит, и укажите, в чем заключается его физический смысл?

Физический смысл: числитель пропорционален динамическому напору потока (силам инерции) , а знаменатель - силам вязкого (молекулярного) трения. На пальцах - сравнивание кинетической энергии жидкости с потерями энергии Зависит от плотности жидкости, от его скорости течения, вязкости и площади поперечного сечения трубы:

3.   Поясните, что такое критическое число Рейнольдса?

Критическое число Рейнольдса. Число Рейнольдса, при котором происходит переход от одного режима движения жидкости в другой режим, называется критическим. При числе Рейнольдса наблюдается ламинарный режим движения, при числе Рейнольдса - турбулентный режим движения жидкости. Чаще критическое значение числа принимают равным, это значение соответствует переходу движения жидкости от турбулентного режима к ламинарного.

4.    Поясните, каким образом при гидравлических расчѐтах определяют режим движения жидкости и, с какой целью?

_

1.     Поясните геометрический смысл слагаемых уравнения Д. Бернулли:

     При установившемся движении жидкости элементарной струйки сумма трех высот есть величина постоянная вдоль элементарной струйки. Для произвольно выбранных живых сечений I-I и II-II струйки реальной жидкости при установившемся движении уравнение Бернулли имеет вид:

 .

С геометрической точки зрения, слагаемые уравнения Бернулли - это высоты (напоры):

z – геометрическая высота (напор), т. е. превышение центра тяжести рассматриваемого сечения струйки над плоскостью сравнения 0-0, выбираемой произвольно;

 – пьезометрическая высота, т. е. высота столба жидкости в пьезометре, подключенном к центру тяжести сечения, отвечающая гидродинамическому давлению р в этой точке;

 – скоростная высота (напор), отвечающая скорости U в центре тяжести сечения;

 – гидростатический (пьезометрический) напор;

 – полный (гидродинамический) напор в сечении струйки;

 – потеря полного напора, то есть его часть, затраченная на преодоление гидравлических сопротивлений на пути между сечениями I-I и II-II.

2.     Поясните энергетический смысл слагаемых уравнения Д. Бернулли:

Энергетический смысл уравнения Бернулли заключается в том, что при установившемся движении идеальной жидкости сумма удельных энергий положения, давления и кинетической не меняется вдоль данной элементарной струйки.

3.     Как называется коэффициент a, входящий в уравнение Д. Бернулли для потока реальной жидкости, что он учитывает, от чего зависит его величина и каков его физический смысл?

     a - коэффициент Кориолиса (корректив кинетической энергии потока), отражает неравномерность распределения местных скоростей 

U по живому сечению при определении кинетической энергии потока.

Величина a зависит от режима течения жидкости, а также от вида движения. При равномерном движении для ламинарного режима a=2,0, а для турбулентного a=1,05…1,15. Обычно a определяют по опытным данным.

4.     Объясните, чем обусловлены потери полного напора и, каков их энергетический смысл?

Потери напора при движении жидкости вызываются сопротивлениями двух видов: сопротивлениями по длине, определяемыми силами трения, и местными сопротивлениями, обусловленными изменениями скорости потока по направлению и величине. Местные потери энергии обусловлены так называемыми местными сопротивлениями: местными изменениями формы и размеров русла, вызывающими деформацию потока.

5.     Поясните, что  понимают  под  терминами  «удельная  энергия»  и «напор»?

удельная  энергия - Удельной называют энергию отнесенную к единице количества вещества.

Поскольку количество вещества измеряют в единицах объема, массы и веса, то различают три понятия удельной энергии.

• ew, Дж/м3=Н м/м3=Па
• em, Дж/кг=кг м2/с2 кг= (м/с)2
• eG, Дж/Н=Н м/Н=м

В гидродинамике капельной несжимаемой жидкости наиболее употребительным понятие удельной энергии ew Дж/м3 и eG Дж/Н.

Напор - Напором называют удельную энергию потока, равную механической энергии, проносимой сквозь живое сечение каждой единицей веса жидкости.

z + p/(ρg) + αV2/2g = Hст + αV2/2g = Н

• где z - геометрический напор, вертикальное расстояние от плоскости сравнения, до центра рассматриваемого сечения;
• p/ρg - пьезометрический напор, p - статическое давление в центре сечения, ρ - плотность, g - ускорение свободного падения;
• αV2/2g - скоростной напор, V - средняя скорость в живом сечении, α - коэффициент кинетической энергии (в большинстве инженерных расчетах принимают α≈1);
• Hст - статический напор;
• Н - полный напор.

Составляющие представленного выражения характеризуют различные виды энергии потока в выбранном сечении:

• геометрический напор - энергию положения,
• пьезометрический напор - энергию давления,
• статический напор - потенциальную энергию,
• скоростной напор - кинетическую энергию,

Объясните термины «местная скорость» и «средняя скорость» и укажите, как определяют эти скорости?

Действительную скорость движения жидкой частицы в данный момент времени в данной точке пространства называют мгновенной местной скоростью или актуальной скоростью. Экспериментальные исследования показывают, что изменения мгновенной скорости носят случайный характер.

Местная скорость – скорость движения жидкости в трубке Пито между сечением I-I, II-II

Скорости течения в разных точках живого сечения, как правило, различны. Имея это ввиду, для упрощения расчетов в случаях параллельноструйного и плавно изменяющегося движений вводят понятия средней для данного живого сечения скорости течения.

 ,где Q - расход потока, 

 – площадь живого сечения потока.

6.     Поясните, что такое скоростная трубка и трубка Пито?

Прибор, объединяющий конструктивно пьезометрическую и скоростную трубки, называется трубкой Пито и широко применяется для измерения скорости движения жидкости 

 .

7.     Поясните, что такое линия полного напора и пьезометрическая линия; что будут представлять собой эти линии при равномерном движении реальной жидкости?

Линия полного напора -

Кривая изменения вдоль потока полного напора называется линией пол-ного напора, под которой можно понимать геометрическое место уровней жид-кости в трубках Пито, установленных в центре соответствующих сечений вдоль потока.

Пьезометрическая линия - Кривая изменения пьезометрических высот называется пьезометрической линией; ее можно рассматривать как геометрическое место уровней жидкости в пьезометрах, установленных вдоль потока.

При равномерном движении жидкости, когда скорость по длине потока не изменяется, скоростной напор вдоль потока постоянен. Следовательно, пьезометрическая линия параллельна линии напора.

 _

Контрольные вопросы к работе №1

1.   Назовите режимы движения жидкости и укажите их характерные особенности:

Существуют два режима движения жидкостей: ламинарный и турбулентный. При ламинарном режиме отдельные струйки или слои жидкости движутся параллельно, не смешиваясь, при турбулентном — частицы жидкости движутся беспорядочно по разнообразным неопределенным траекториям, а само движение сопровождается поперечным перемещением жидкости и характеризуется пульсацией скорости и давления.

2.   Поясните, что такое критерий Рейнольдса, и назовите факторы, от которых он зависит, и укажите, в чем заключается его физический смысл?:

Критическое значение числа Рейнольдса зависит от конкретного вида течения (например, течение в круглой трубе, обтекание шара и т. п.), различными возмущениями потока, такими как изменение направления и модуля вектора скорости потока, шероховатости стенок, близость местных сужений канала и др. Физический смысл этого критерия заключается в том, что он показывает отношение сил инерции к силам трения. Этот критерий является критерием гидродинамического подобия, о чем более подробно будет изложено ниже.

3.   Поясните, что такое критическое число Рейнольдса?:

Критическое число Рейнольдса. Число Рейнольдса, при котором происходит переход от одного режима движения жидкости в другой режим, называется критическим. При числе Рейнольдса наблюдается ламинарный режим движения, при числе Рейнольдса - турбулентный режим движения жидкости. Чаще критическое значение числа принимают равным, это значение соответствует переходу движения жидкости от турбулентного режима к ламинарного.

4.    Поясните, каким образом при гидравлических расчётах определяют режим движения жидкости и, с какой целью?

Для определения режима движения жидкости в инженерной практике используется критерий режима движения, который называется число Рейнольдса:

где v- средняя скорость движения жидкости; /- характерный линейный размер живого сечения потока; v - кинематический коэффициент вязкости жидкости.

          В качестве величины 1 обычно принимается гидравлический радиус 

          R = —,

          где со - площадь живого сечения потока; % - смоченный периметр.

          Для круглой      трубы при напорном движении

          1 = d, где cl - диаметр    трубы.

         Таким образом, для напорной трубы круглого сечения

        Режим движения можно определить путём сравнения числа Рейнольдса Re с его критическим значением ReKp, соответствующим критической скорости. Существуют два критических числа Рейнольдса: ReKp.H - нижнее критическое число Рейнольдса и ReKp „ - верхнее критическое число Рейнольдса. Для равномерных потоков жидкости в трубах (каналах) круглого сечения нижнее критическое число Рейнольдса ReKp.„ всегда будет одинаковым и ReKp.n = 2320. Значение верхнего критического числа Рейнольдса ReKp„ зависит от многих факторов.

        Режим движения следует считать ламинарным, если Re < ReKpH, и турбулентным при Re > ReKp l). При ReKp „ < Re < ReKp в имеет место область неустойчивых режимов движения, в которой может быть как ламинарный, так и турбулентный.

В инженерной практике режим определяют путём сравнения числа Рейнольдса Re исследуемого потока с ReKpH. Режим считается ламинарным, если Re < ReKp,,, и турбулентным при Re > ReKp H.

Из выражения (3.1) следует, что числа Рейнольдса малы и, следовательно, режим ламинарный при малых скоростях течения в каналах незначительного поперечного сечения (в порах грунта, капиллярных трубках) или при движении жидкостей с большой вязкостью (нефть, масло, битумы).

Турбулентный режим в природе и технике встречается чаще. Его закономерностям подчиняется движение воды в реках, ручьях, каналах, а также движение бензина, керосина и других маловязких жидкостей в трубах.

_

1.      Поясните геометрический смысл слагаемых уравнения Д. Бернулли.

2.      Поясните энергетический смысл слагаемых уравнения Д. Бернулли.

3.      Как называется коэффициент a, входящий в уравнение Д. Бернулли для потока реальной жидкости, что он учитывает, от чего зависит его величина и каков его физический смысл?

4.      Объясните, чем обусловлены потери полного напора и, каков их энергетический смысл?

5.      Поясните, что понимают под терминами «удельная энергия» и «напор»?

6.      Объясните термины «местная скорость» и «средняя скорость» и укажите, как определяют эти скорости?

7.  Поясните, что такое скоростная трубка и трубка Пито?

8.      Поясните, что такое линия полного напора и пьезометрическая линия; что будут представлять собой эти линии при равномерном    движении реальной жидкости?

_

Контрольные вопросы к работе №8

1.      Напишите и поясните закон Дарси.

2.    Напишите и поясните зависимость, связывающую скорость фильтрации с действительной средней скоростью движения жидкости в порах грунта.

3.    Изобразите график u = f (J ) и объясните, как с его помощью можно

определить среднюю величину коэффициента фильтрации грунта?

4.    Поясните, что такое коэффициент фильтрации?

5.    Сформулируйте понятие градиента напора и поясните, как определяется его величина?

6.    Изобразите эпюру напоров H =

f (z)

и дайте комментарий к ней.

7.    Объясните, почему величина коэффициента фильтрации грунта зависит от температуры фильтрующей жидкости?

8.    Как найти величину коэффициента фильтрации k грунта при +10°C ,

если известна    его величина при температуре t , отличающейся от

+10°C ?

9.    От каких факторов зависит фильтрационная способность грунта?

_

Контрольные вопросы к работе №5

1.      Напишите и поясните формулы Дарси-Вейсбаха и Вейсбаха.

2.      Поясните, как опытным путем определяют величины коэффициентов l

и z.

3.      Что характеризуют коэффициенты l и z, от каких факторов в общем случае они зависят и как их определяют при гидравлических расчетах?

4.      Объясните, что такое Dэ и Dэ/d, как найти величину Dэ при гидравлических расчетах?

5.     Назовите области гидравлического сопротивления трубопроводов и объясните, как определяют область сопротивления при гидравлических расчетах.

6.      Изобразите схемы движения жидкости при резком повороте трубы на 900, а также при внезапном расширении и внезапном сужении трубопровода и дайте пояснения к ним, указав, что характерно для движения потока при протекании его через любое местное сопротивление.

7.      Изобразите схему графика Никурадзе и дайте пояснения.

8.      Поясните   понятия        «гидравлически   гладкие   трубы»                                                                                                                и

«гидравлически шероховатые трубы».

9.      Назовите факторы, обуславливающие повышение потери напора при прохождении потока жидкости через местные сопротивления.

_

Контрольные вопросы к работе №6

1.     Что понимают под малым отверстием в тонкой стенке при истечении жидкости из отверстий?

2.     Сжатое сечение, причины сжатия струи, чем оценивают величину сжатия струи?

3.     Что называют насадком, типы насадков, их назначение?

4.     Коэффициент скорости. Что он учитывает, как определяется?

5.     Коэффициент расхода. Что он учитывает, как определяется?

6.  Коэффициент сопротивления (отверстия, насадка). Как он определяется по опытным данным?

7.    Объясните, почему при истечении из насадка расход жидкости больше, чем при истечении из малого круглого отверстия в тонкой стенке?

8.      Напишите и поясните формулы для определения скорости и расхода при истечении жидкости из отверстий и насадков в атмосферу при постоянном напоре.

9.      Изобразите схемы истечения жидкости из малого отверстия в тонкой стенке и через внешний цилиндрический насадок в атмосферу.

10.   Какое уравнение лежит в основе формул для вычисления скорости истечения

w

и расхода жидкости Q при истечении из отверстий и насадков? Напишите и поясните это уравнение.

_

Контрольные вопросы к работе №7

1.     Сформулируйте понятие гидравлического удара.

2.     Прямой и непрямой гидравлический удар.

3.     Что такое фаза удара?

4.     Объясните процесс изменения давления в трубопроводе, питаемом из резервуара, при прямом гидравлическом ударе.

4.     Напишите и поясните формулу Н. Е. Жуковского для определения повышения давления при ударе.

5.     Напишите и поясните формулу для определения скорости распространения ударной волны.