Әдебиеттер тізімі Негізгі әдебиеттер
жүктеу/скачать 103 Kb.
|
УМК,Гидравлика 1 дар, 2 дар
| 1-дәрістің тақырыбы. Гидравлика және гидрология пәні
Гидравлика және гидрология пәні, қысқаша тарихи шолу. Гидравлика – сұйықтық заттардын тепе-тендік қалпын және қозғалыс заңдарын зерттейтін ғылым. Гидравлика сөзі гректің hudor- су және aulos – құбыр деген сөзінен құралып, құбырдағы су немесе судың құбырмен жылжуы деген мағынаны білдіреді. Гидравлика гидростатика және гидродинамика деп екіге бөлінеді.Гидростатика – сұйықтықтың тепе-тендік қалпын тексерсе, гидродинамика судың қозғалыс заңдарын зерттейді. Гидрология – гидросфераны оған қоса мұхитты, теңізді, көлдерді, жер асты және жер үсті суларды, қарлар мен атмосферадағы ылғалды сонымен қатар олардың қасиеттерін ондағы өтіп жатқан құбылыстарды және олардын даму барысын атмосферамен, литосфера және биосферамен байланысты қарастырып зерттейтін ғылым. Гидрология құрлықтық гидрология және мұхиттық гидрология болып екіге бөлінеді. Әртүрлі инженерлік есептерді гидроэнергетикада, гидротехникадағы көпір құрлыстардағы, автомобиль жолдардағы және темір жолдарындағы есептерді шешумен айналысатын гидрология бөлігін инженерлік гидрология дейміз. Гидрометрия - су объектілеріндегі жүргізілетін өлшеу және бақылау жұмыстарының әртүрлі тәсілдерін қарастыратын иженерлік гидрология бөлігін айтады. Пәнге қысқаша тарихы. Гидравлика ертеден келе жатқан ғылымдардың бірі. Бізге белгілі ерте заманда ғылыми жұмыс болып біздің дәуірімізге дейін 250 жылдай бұрын жазылған Архимедтің «суда жүзуші денелер туралы» деген трактаты саналды. Ал екінші ғылыми жұмысы болып Ленеордо да Винчи (1452-1519) жазған жүзу теориясын және сұйықтың тесік арқылы ағуын, судың каналдар мен өзендердегі ағыс қозғалысын зерттеген еңбектері жатады. 1612 ж Галилео Галилей (1564-1642) судағы заттар туралы трактатын жазды. Ал 1650 ж Паскаль сұйықтыққа зерттеу жүргізген. 1686 ж Ньютон сұйықтықтың ішкі үйкеліс күші туралы заңын шығарды. Ал Россия ғалымдары Даниил Бернулли (1700-1782), М.В.Ломоносов (1711-1765), Леонард Эйлер (1707-1783) гидавликаның негізін қалауға көп еңбек жасаған. Д.И.Менделеев 1880 жылы табиғаттағы сұйықтық қозғалысының екі түрлі режим барын анықтады. Осы режимдерді өте толық түсіндірген О.Рейнольдс болды. XIX ғасырдың соңы мен XX ғасырдың басында Темір және автомобиль жолдарына көпір және тоннель салу жұмыстарындағы гидравлика және гидрология пәнінің маңызы Гидравлика және инженерлік гидрологияны білу сапалы құрылыс жүргізудің және сенімді пайдаланудың негізі болып табылады. Көпір өтімдері мен су өткізу ғимараттары өте күрделі және қымбат объектілерге жатады. Олардың дұрыс жұмыс істеуі көліктік үздіксіз жүруін қамтамасыз етеді. Судың жол жиегіне, су өткізу ғимараттарына және көпірге әсер беруі оның дұрыс қалыпты жұмыс істеуіне кері әсерін тигізеді. Статистикаға сүйенсек әр бір шақырым жол сайын әр түрлі су ғимараттары кездеседі екен. Осы пәнді толығымен игерген келешек инженер су ағымына өлшем жүргізуді, зертеу жасауды, ғимараттарға әр түрлі есеп жүргізуді үйренеді. Темір және автомобиль жолдар бойында су өткізгіш ғимараттар, жол құбыры, кіші және орта көпірлер, үлкен көпірлер көптеп кездеседі. Осындағы әр түрлі құбылыстарды гидравлика және гидрология зерттейді. Ал негізгі ағын сипаттамаларына гидрометриялық өлшеулер жасалады. Сұйықтық және оның физикалық қасиеттері. Сұйықтық ішінде әсер ететін күштер. Газдармен қатты денелердің арасындағы дененің аралық күйін сұйықтық деп аталады. Температура төмен кезде сұйықтықтың қасиеттері қатты дененің қасиеттеріндей болады. Сұйықтықтың негізгі қасиеті аққыштық. Сондықтан сұйықтық өзі құйылған ыдыстын формасын сақтайды. Сұйықтықтықты қанша қысыммен қысқанымен ол өз көлемін ешқашан өзгертпейді. Сондықтан сұйықтықты қысылмайтын дене деп атайды. Сұйықтық екі түрлі болады: 1) нақты сұйықтық ; 2) идеал сұйықтық. Табиғаттағы сұйықтықтарды нақты сұйықтықтар деп атаймыз табиғатта болмайтын сұйықтықты идеал сұйықтық деп атаймыз. Гидравликада қозғалыс заңын зерттеуді оңайлату үшін осы идеал ұғымды енгізеді. Идеал сұйықтықтың нақты сұйықтықтан айырмашылығы тұрақтылығы жоқ. Сұйықтықтың физикалық қасиеттері. 1.Меншікті салмақ –g біртекті сұйықтықтың меншікті салмағы деп сұйықтықтың салмағының көлеміне қатынасын айтады. g=G/V g=mg/V немесе g=r*g, өлшем бірлігі - Н/м3 2.Тығыздық-r сұйықтықтың көлем білігіндегі массасы сол сұйықтықтың тығыздығы деп аталады. r=m/V өлшем бірлігі - кг/м3 Судың стандартты жағдайы деп температурасы 40С (3,980С) және атмосфералық қысымы 101 325 Па болған кезді айтады g=9,831 м/с2 полюста, g=9,781 м/с2 экваторда. Сұйықтықтың тығыздығы температураға және қысымға байланысты әр түрлі болады. Судан басқа сұйықтықтың температурасы өскен сайын оның тығыздығы азайатыны анықталған. Сұйықтықпен бірге қозғалатын ыдыстың қабырғасына қатысты,сұйықтықтың тепе-тендігін салыстырмалы тыныштық деп атайды. Осы тұрғыда сұйықтықтың жеке бөлшектері бір-біріне қатысты қозғалмайды және барлық сұйықтық массасы ыдыспенқоса, бір қатты дене ретінде қозғалады. Бұл жағдайда ауырлық күшіне қосымша массалық күш инерция күші қосылады.Инерция күші әсерінің сипатына байланысты еркін бет әртүрлі форма қабылдай алады. Салыстырмалы тыныштықтың жеке жағдайларын қарастыру барысындағы маңызды сұрақтары;еркін беттің формасын анықтау және сұйықтық ішіндегі қысымды үлестірімділік заңы болып табылады. Қысымның үлестірімділік заңын анықтау үшін эйлер теңдеуінің дифференциалдық теңдеуі пайдаланылады. dp=ρ(Фxdx+Фydy+Фzdz) (1.1) Мұндағы: Фх;Фу;Фz-сәйкес координат өсіне байланысты, еркін құлаудың тездету проекциясы (жобасы) Еркін беттің формасын анықтау p=const болғандағы (1.28)формуласынан алынған беттің тең қысымды тендеуіне негізделген, демек dp=0 Фхdx+Фydy+Фzdz=0 (1.2) Салыстырмалы тыныштықтың жеке жағдайларын арақстырайық: 1. Цилиндрлік ыдыстағы сұйықтықтың тыныштығы, тең қысым беті,сонымен қатар сұйықтықтың беті Z осьіне ұзындығына жақындатылған,пароболойдтар айналыс топтамасын құраған кезде,тік ось айналасында біркелкі қозғалады. Параболойдтар айналасының еркін бет теңдеуі: 1/2w²r²-g(ze-zо)=0 (1.3) Пароболойдтар айналасының көлемі осы пароболойдта тұрғызылған цилиндркөлемінің жартысына тең: Vn.в.=1/2*πR²Hnв немесе Vnв=π³*n³*R4/g, Hna=u²/2g (1.4) Мұндағы: n - цилиндр айналым саны. Еркін бет ыдыс түбін кескен жағдайда сұйықтық көлемін екі түрлі формуламен анықтаймыз: Vnв=π(R²-R²1)*H/2 немесе Vnв=πg/ω²*H²; (1.5) Мұндағы: R1-ыдыс түбінің у радиусы. Сұйықтық ішіндегі үлестірім заңы: p=pо+γh+γ*u²/2g=pо+γ(h+Hnв) (1.6) Қабырға қысымының осьтік күші: Р=γ*Vтд Мұндағы: Vтд -қабырға және пьезометрлік беттің арасында, Z осіне параллелді тұрғызылған дене қысым көлемі. 2. Ыдыстағы сұйықтықтың тыныштығы,жазықтыққа α бұрышпен қисайтылған сұйықтықтың еркін беттің формасы жазықтықты сипаттағанда, әрқашан тезделетін түзусызықты қозғалысты мына теңдеумен сипаттаймыз: ±α*х-g*z=0 (1.7) Горизонтқа жазықтықтық қисаю бұрышы: tgα=a/g, α=arctg а/g (1.8) Сұйықтық ішіндегі қысымның үйлестірім заңы: Р=Pо+γ(Z±a/g*Х) (1,9) Мұндағы: Х, Z -сұйықтықтағы нүкте координаттары. жүктеу/скачать 103 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|