История предмета

Предмет гидравлики

Гидравлика – наука о движении и покое воды и других жидкостей. Жидкостью в гидравлике представляют как сплошную среду, легко изменяющую форму под действием внешних сил. Сплошная среда – это масса, физические и механические параметры которой являются функциями координат в выбранной системе отсчета. Молекулярное строение жидкостей заменяется сплошной средой той же массы.

В данном курсе гидравлики мы считаем, что жидкость имеет одинаковые свойства по всем направлениям, то есть является изотропной. Законы движения и покоя жидкостей основываются на законах механики сплошной среды и физики.

Вместе с тем, можно сказать, что явления, изучаемые в гидравлике сложнее явлений, которые являются объектом исследования в механике твердого тела, т.к. жидкости легко изменяют свою форму под действием небольших внешних сил, сжимаемые жидкости (газы) изменяют и свой объем. Эти свойства связаны с молекулярной структурой строения жидкости. Из-за того, что движение жидкости очень часто не удается точно математически описать, в гидравлике приходиться использовать упрощенные математические модели, которые затем уточняются и дополняются в ходе экспериментального исследования.

Знание законов гидравлики необходимо для решения практических задач теплогазоснабжения: расчета систем водоснабжения, тепловых сетей, теплообменных аппаратов, насосов и т.д.

250 лет до н.э. Архимед установил принципы гидростатики.

XV в. – Леонардо да Винчи положил начало экспериментальной гидравлике (движение воды в каналах, через отверстия).

XVII в. – Торичеллипредложил формулу для определения скорости жидкости, вытекающей из отверстия.

Ньютон высказал основные положения о внутреннем трении в движущихся жидкостях и газах.

XVIII в. – Даниил Бернулли и Леонард Эйлер разработали общие уравнения движения идеальной жидкости (газа).

XIX в. – Шези, Дарси, Базен, Вейсбах начали опытное изучение движения воды в различных частных случаях и получили множество эмпирических формул. Полученные выводы расходились с теоретическими выводами, полученными ранее.

В конце XIX в. – Петровисследовал трение при ламинарном режиме.

Рейнольдс изучил переход от ламинарного режима к турбулентному, начал изучать гидравлические сопротивления.

XX в. – Жуковскийи Прандтль положили начало изучению турбулентных потоков, неустановившегося движения жидкости.

В связи с развитием авиации, космонавтики, теплоэнергетики, машиностроения, автомобилестроения происходит бурное развитие науки как экспериментальное (лазеры, датчики), так и теоретическое (использование современного математического аппарата, ЭВМ).