ЗА ДИСЦИПЛИНАТА "ХИДРАВЛИКА"
1.1. ОБЩИ УКАЗАНИЯ
Частна методика за преподаване на учебна дисциплина решава следните основни задачи:
- определя целите на обучението по дисциплината;
- определя начините за прилагане на принципите на обучение при изучаване на дисциплината, формите и методите на обучение;
- разработва изисквания към методическата подготовка на учителите;
- изучава историята на методиката на преподаване на дисциплината;
- прилага най-добрите учебни практики;
- разработва препоръки за обучението на студентите в процеса на изучаване на дисциплината.
В съответствие с тези задачи частната методика подбира научен материал, систематизира и обработва в интерес на развитието и подобряването на съдържанието на учебната дисциплина.
Разработена е частна методика във връзка с утвърдената работна програма за задочни студенти със срок на обучение 6 години, като се вземат предвид изискванията на Държавния образователен стандарт за висше професионално образование по специалност 270112 „Водоснабдяване и канализация“ (ВК) и въоръжава учителите с необходимите знания, допринася за тяхното прилагане в практиката на обучение и възпитание на студенти.
Изучаването и овладяването на частна методика ще позволи на учителя по-успешно да решава образователни проблеми в контекста на изискванията пред катедрата.
1.2. ЦЕЛ НА ИЗУЧАВАНЕ НА ДИСЦИПЛИНАТА
"Хидравлика" е дисциплина, свързана с цикъла от общи професионални дисциплини на федералния компонент.
Предметът на този курс са законите на равновесието и движението на флуидите, както и тяхното въздействие върху твърди повърхности и тела.
Практическото значение на тази дисциплина се състои в това, че хидравликата е основата за инженерни изчисления в много области на технологията. По-специално стойносттазаконите на хидравликата са необходими за решаване на много технически въпроси в областта на строителството: изчисляване на тръбопроводи за различни цели, изчисляване на водопроводни и канализационни съоръжения, изчисляване на мостове и водостоци, изчисляване на понижаване на нивото на подпочвените води, определяне на натоварването от вятър върху сгради.
Хидравликата е основа за изучаване на редица общообразователни и специални дисциплини, като хидрология и хидротехнически съоръжения, водоснабдяване, канализация, помпи и помпени станции, санитарно оборудване на сгради, отопление, вентилация, газоснабдяване, топлоснабдяване.
Достатъчните познания в областта на хидравликата ще позволят на студентите съзнателно да подходят към изучаването на горните дисциплини и значително да улеснят тяхното усвояване.
Целта на изучаването на дисциплината е да се развие способността на студентите за самостоятелно решаване на многобройни въпроси в бъдещи инженерни дейности, които са пряко свързани с движението и равновесието на течност.
Теоретичната основа на хидравликата е физиката, висшата математика и теоретичната механика.
1.3. ИЗИСКВАНИЯ КЪМ НИВОТО НА ОВЛАДЯВАНЕ НА СЪДЪРЖАНИЕТО НА ДИСЦИПЛИНАТА
След изучаване на дисциплината студентът трябва:
За да имате представа:за основните принципи, използвани в хидравликата при изучаване на общите закони на равновесие и движение на течности и газове, както и съвременните методи за прилагане на тези закони и точността на хидравличните изчисления при решаване на инженерни проблеми, свързани с използването на течности и газове.
Да знае и умее да използва:законите за движение на течности и газове, физическата същност на явленията, изучавани от хидравликата; форми на движение на течности и уравненията, чрез които те се описват.
Имат опит:изчисления на униформаи неравномерно движение на течност и газ; изчисляване на тръбопроводи.
1.4. ОБЕМ НА ДИСЦИПЛИНАТА И ВИДОВЕ УЧЕБНА РАБОТА
| Вид учебна работа | Общо часове |
| Общата сложност на дисциплината | |
| Аудиторни уроци: | |
| Лекции | |
| Лабораторен семинар | |
| Самостоятелна работа | |
| Тестови работи | |
| Вид финален контрол: | |
| изместване | |
| Изпит |
1.5. СЪДЪРЖАНИЕ НА ДИСЦИПЛИНАТА
Раздели на дисциплината и видове часове
| № п / стр | Раздел на дисциплината | Лекции, час | Лабораторен практикум, час |
| Въведение. | |||
| Раздел 1. ХИДРОСТАТИКА. | - | ||
| Раздел 2. ХИДРОДИНАМИКА. | |||
| Заключение. |
Съдържание на дисциплинарните раздели
Определяне на хидравликата като наука и нейната връзка с други дисциплини.
Раздел 1. ХИДРОСТАТИКА.
1.1. Понятия за структурата на течността. Основни физични свойства на течността. Концепцията за вискозни и идеални (невискозни) течности. Сили, действащи в течности.
1.2. Хидростатично налягане и неговите свойства.
Абсолютно и манометрично налягане. Вакуум. Диференциални уравнения на равновесието на флуидите (уравнения на Ойлер). Основно уравнение на хидростатиката. Законът на Паскал и неговите технически приложения. Уреди за измерване на налягане. Относително равновесие на течност. Определяне на налягането на течността при относително равновесие. Уравнение на свободната повърхност.
1.3. Сила на налягането на течността върху плоски повърхности. Център на налягане и определяне на неговите координати. Графики на хидростатичното налягане и тяхното използване за определяне на силата и центъра на налягането върхуплоска правоъгълна повърхност. натиск върху хоризонтални повърхности. хидростатичен парадокс.
1.4. Силата на налягането на течността върху извити (цилиндрични) повърхности. тяло под налягане.
1.5. Закон на Архимед. Основи на теорията на плувните тела.
Раздел 2. ХИДРОДИНАМИКА.
2.1. Основни понятия от хидродинамиката: течение, свободно сечение, дебит, местни и средни скорости, намокрен периметър, хидравличен радиус.
Видове движение на течността: равномерно и нестабилно, равномерно и неравномерно, натиск и без налягане, плавно променящо се и неплавно променящо се движение на течността.
2.2. Условието за непрекъснатост на потока. Уравнение за непрекъснатост на флуидния поток в хидравлична форма (уравнение на постоянството на потока).
2.3. Уравнение на Бернули за идеален несвиваем флуид. Общата специфична енергия на флуидна частица, енергията и геометричното значение на всички нейни компоненти. Вискозна течност. Обобщена хипотеза на Нютон за връзката между напрежения и скорости на деформация. Уравнения на Навие-Стокс. Уравнение на Бернули за поток от вискозна течност.
Отчитане на неравномерното разпределение на осреднените скорости върху жизнена секция при определяне на кинетичната енергия на реален флуиден поток. Коефициент на кинетична енергия. Физическото му значение.
Уравнението на Бернули за флуидния поток, неговата геометрична и енергийна интерпретация. Връзка между скорост и хидродинамично налягане. Обща специфична енергия на потока в разглеждания участък (общ хидродинамичен напор). Енергийно и геометрично значение на компонентите на пълното налягане. Графично представяне на уравнението на Бернули. Пиезометрични и напорни линии. Хидравлични и пиезометрични наклони. Практическо приложение на уравнението на Бернули (водомерВентури, промивна машина).
2.4. Режими на движение на течности: ламинарен и турбулентен. Промяна на режимите на движение на течността. Числото на Рейнолдс. Критично число на Рейнолдс за тръби и некръгли напречни сечения.
2.5. хидравлично съпротивление. Физическата същност на хидравличното съпротивление и техните видове. Хидравлично съпротивление и загуба на напор по време на движение на флуида. Зависимост на загубата на налягане от начина на движение на течността. Коефициенти на хидравлично триене и местно съпротивление. Формули на Дарси и Вайсбах за изчисляване на хидравличните загуби. Зони на съпротива. Ядро на турбулентен поток и ламинарен стенен слой в турбулентен поток. Концепцията за "гладки" и "груби" тръби. Критерий за зона на турбулентност. Полуемпирични и емпирични формули за определяне на коефициента на хидравлично триене в различни зони на съпротивление. Графично определение на коефициента на Дарси.
Експериментални данни за коефициента на хидравлично триене. Експериментите на Никурадзе. Ламинарно течение в тръби. Началният участък на ламинарния поток. Формула на Поазей. Турбулентен поток в тръбите. Критично число на Рейнолдс. Елементи на полуемпиричната теория на турбулентното съпротивление. Течение с гладка стена: разпределение на скоростите и закон на съпротивлението. Квадратичен закон на съпротивлението. Графики на Никурадзе и Мурин. Chezy формула. Формули за определяне на коефициента на Шези. Връзка между коефициента на Дарсия и коефициента на Шези.
Местно хидравлично съпротивление. Основните видове локална резистентност. Определяне на загубите на налягане в местните съпротивления. Общ израз за локални загуби на налягане. Зависимост на коефициентите на локално съпротивление от числото на Рейнолдс. Загуба на глава поради внезапно разширяване. Взаимно влияние на местните съпротивления, продължителност на въздействието.
2.6.Движение на течности в тръбопроводи под налягане.
Концепцията за къси и дълги, прости и сложни тръбопроводи.
Основните задачи за изчисляване на прости и дълги тръбопроводи. Основни формули и таблици за хидравлично изчисляване на тръби. Определяне на дебит, загуба на напор, диаметър на тръбата.
Изчисляване на тръбопроводи за непрекъснати и транзитни дебити на течности.
Теорията на Н.Е. Жуковски за хидравличния удар в тръбите и мерките за борба с него.
2.7. Изтичане на течност от отвори и дюзи. Изтичане на течност през малък отвор в тънка стена при постоянно налягане. Скорост и скорост на потока на течността, докато изтича от отвора. Коефициенти на скорост, компресия и състезания на трасето и тяхната зависимост от числото на Рейнолдс. Траектория на струята. Изтичане през наводнен отвор (под нивото). Изтичане на течност при постоянно налягане през дюзите. Външен цилиндричен накрайник. Вакуум в дюзата. Крайно налягане. Повишена скорост на потока при протичане през външна цилиндрична дюза в сравнение с малък отвор в тънка стена. Оптимална дължина на външната цилиндрична дюза. Изтичане през дюзи от други видове. Изтичането на течност от голяма дупка в атмосферата и под нивото. Изтичане при променливо налягане през отвори и дюзи. Време за изпразване на резервоара.
2.8. Равномерно движение на течността в отворени канали.
Уравнение на равномерното движение на флуида. Основните форми на напречните сечения на каналите. Хидравлични елементи на напречните сечения на каналите. Основни формули за изчисление.
Основните типове задачи за хидравлично изчисляване на канали. Демонстративен закон, хидравличен индикатор на канала. Хидравлично най-изгодният участък от канала.
Характеристики на изчисляването на дренажни канали. Хидравлично изчисление на затворентръби без налягане.
2.9. Стационарно неравномерно движение на течност в отворени канали.
Специфична енергия на секцията. Графика на специфичната енергия на сечението, критична дълбочина. Спокойно, турбулентно и критично състояние на потока. Определяне на критична дълбочина и критичен наклон. Номерът на Фруд.
Диференциално уравнение за стабилно, неравномерно, плавно променящо се движение на течност в призматичен канал и неговият анализ.
Изследване на формите на свободната повърхност на течност с нейното неравномерно движение в отворен призматичен канал. Построяване на криви на свободната повърхност в призматични канали по метода на B.A. Бахметев. Хидравличен скок. Изчисляване на конюгиране на пулове.
2.10. Основи на хидравличното моделиране. Сходство на хидравличните явления. Геометрично, кинематично и динамично сходство. физически модели. Математически модели и използване на компютри. Критерии за хидравлично сходство. Основни правила на хидравличното моделиране. Метод за анализ на размерите. Принципи на приложение на метода за анализ на размерите за изучаване на законите на хидравликата. Моделиране на напорни тръбопроводи, открити канали и хидротехнически съоръжения.