Гидравлика


Гидравлика

Гидра́влика (др.-греч. ὑδραυλικός — водяной, от ὕδωρ — вода + αὐλός — «трубка») — прикладная наука о законах движения (см. гидродинамика капельных жидкостей и газов) и равновесии жидкостей (см. гидростатика) и способах приложения этих законов к решению задач инженерной практики[1].

В отличие от гидромеханики, гидравлика характеризуется особым подходом к изучению явлений течения жидкостей; она устанавливает приближённые зависимости, ограничиваясь во многих случаях рассмотрением одноразмерного движения, широко используя при этом эксперимент, как в лабораторных, так и в натурных условиях.

Наряду с этим намечается всё большее сближение между гидромеханикой и гидравликой: с одной стороны, гидромеханика всё чаще обращается к эксперименту, с другой — методы гидравлического анализа становятся более строгими.[2]

Содержание

История

Некоторые принципы гидростатики были установлены ещё Архимедом, возникновение гидродинамики также относится к античному периоду, однако формирование гидравлики как науки начинается с середины XV века, когда Леонардо да Винчи лабораторными опытами положил начало экспериментальному методу в гидравлике. В XVI—XVII веках С. Стевин, Г. Галилей и Б. Паскаль разработали основы гидростатики как науки, а Э. Торричелли дал известную формулу для скорости жидкости, вытекающей из отверстия.

В дальнейшем И. Ньютон высказал основные положения о внутреннем трении в жидкостях. В XVIII веке Д. Бернулли и Л. Эйлер разработали общие уравнения движения идеальной жидкости, послужившие основой для дальнейшего развития гидромеханики и гидравлики.

Однако применение этих уравнений (так же как и предложенных несколько позже уравнений движения вязкой жидкости) для решения практических задач привело к удовлетворительным результатам лишь в немногих случаях, в связи с этим с конца XVIII века многие учёные и инженеры (А. Шези, А. Дарси, А. Базен, Ю. Вейсбах и др.) опытным путём изучали движение воды в различных частных случаях, в результате чего наука обогатилась значительным числом эмпирических формул. Практическая гидравлика всё более отдалялась от теоретической гидродинамики. Сближение между ними наметилось лишь к концу XIX века в результате формирования новых взглядов на движение жидкости, основанных на исследовании структуры потока.

Особо заслуживают упоминания работы О. Рейнольдса, позволившие глубже проникнуть в сложный процесс течения реальной жидкости и в физическую природу гидравлических сопротивлений и положившие начало учению о турбулентном движении. Впоследствии это учение, благодаря исследованиям Л. Прандтля и Т. Кармана, завершилось созданием полуэмпирических теорий турбулентности, получивших широкое практическое применение.

К этому же периоду относятся исследования Н. Е. Жуковского, из которых для гидравлики наибольшее значение имели работы о гидравлическом ударе и о движении грунтовых вод.

В XX веке быстрый рост гидротехники, теплоэнергетики, гидромашиностроения, а также авиационной техники привёл к интенсивному развитию гидравлики, которое характеризуется синтезом теоретических и экспериментальных методов. Большой вклад в развитие науки сделали советские учёные — Н. Н. Павловский, Л. С. Лейбензон, М. А. Великанова и др.

Практическое значение гидравлики возросло в связи с потребностями современной техники в решении вопросов транспортирования жидкостей и газов различного назначения и использования их для разнообразных целей. Если ранее в гидравлике изучалась лишь одна жидкость — вода, то в современных условиях всё большее внимание уделяется изучению закономерностей движения вязких жидкостей (нефти и её продуктов), газов, неоднородных и т. н. неньютоновских жидкостей. Меняются и методы исследования и решения гидравлических задач. Сравнительно недавно в гидравлике основное место отводилось чисто эмпирическим зависимостям, справедливым только для воды и часто лишь в узких пределах изменения скоростей, температур, геометрических параметров потока; теперь всё большее значение приобретают закономерности общего порядка, действительные для всех жидкостей, отвечающие требованиям теории подобия и пр. При этом отдельные случаи могут рассматриваться как следствие обобщенных закономерностей. Постепенно гидравлика превращается в один из прикладных разделов общей науки о движении жидкостей — механики жидкости.

Предмет изучения

Гидравлика, как прикладная наука, применяется для решения различных инженерных задач в области:

Основные направления

Гидравлика обычно подразделяется на две части:

  • теоретические основы гидравлики , где излагаются важнейшие положения учения о равновесии и движении жидкостей,
  • практическая гидравлика, применяющую эти положения к решению частных вопросов инженерной практики.

Основные разделы практической гидравлики:

  • гидравлика трубопроводов — течение по трубам;
  • гидравлика открытых русел (динамика русловых потоков) — течение в каналах и реках;
  • истечение жидкости из отверстия и через водосливы;
  • гидравлическая теория фильтрации даёт методы расчёта дебита и скорости течения воды в различных условиях безнапорного и напорного потоков (фильтрация воды через плотины, фильтрация нефти, газа и воды в пластовых условиях, фильтрация из каналов, приток к грунтовым колодцам и пр.) ;
  • гидравлика сооружений — взаимодействие потока и твёрдого преграждения.

Во всех указанных разделах движение жидкости рассматривается как установившееся, так и неустановившееся (нестационарное).

Основные разделы теоретической гидравлики:

Прикладное значение

Гидравлика широко использует теоретические положения механики и данные экспериментов. В прошлом гидравлика носила чисто экспериментальный и прикладной характер, в последнее время её теоретические основы получили значительное развитие, это способствовало сближению её с гидромеханикой. Гидравлика решает многочисленные инженерные задачи, рассматривает многие вопросы гидрологии, в частности, законы движения речных потоков, перемещения ими наносов, льда и шуги, процессы формирования русла и т. д. Этот комплекс вопросов объединяется речной гидравликой (динамикой русловых потоков), которую можно рассматривать как самостоятельный раздел гидравлики.

По отношению к гидромеханике гидравлика выступает как инженерное направление, получающее решение многих задач о движении жидкости на основе сочетания эмпирических зависимостей, установленных опытным путём, с теоретическими выводами гидромеханики.

В гидравлике рассматриваются также движение наносов в открытых потоках и пульпы в трубах, методы гидравлических измерений, моделирование гидравлических явлений и некоторые др. вопросы. Существенно важные для расчёта гидротехнических сооружений вопросы гидравлики — неравномерное и неустановившееся движение в открытых руслах и трубах, течение с переменным расходом, фильтрация и др. — иногда объединяют под общим названием «инженерная гидравлика», или «гидравлика сооружений».

Таким образом, круг вопросов, охватываемых гидравликой, весьма обширен, и ее законы в той или иной мере находят применение практически во всех областях инженерной деятельности, особенно в гидротехнике, мелиорации, водоснабжении, канализации, теплогазоснабжении, гидромеханизации, гидроэнергетике, водном транспорте и др.

Известные учёные-гидравлики и гидротехники

Исследования в области гидравлики координируются Международной ассоциацией гидравлических исследований (МАГИ). Её орган — «Journal of the International Association for Hydraulic Research» (Delft, с 1937).

Развитие гидравлики связано с именами учёных:

См. также

Примечания

Литература

  • Альтшуль А. Д., Киселев П. Г. Гидравлика и аэродинамика. — М., 1965.
  • Богомолов А. И., Михайлов К. А. Гидравлика. — М.: Стройиздат, 1972.
  • Богомолов А. И., Михайлов К. А. Гидравлика. — М., 1965.
  • Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. — М. — Л., 1960.
  • Киселев П, Г. Справочник по гидравлическим расчетам. 3-е изд. — М. — Л., 1961.
  • Чугаев Р. Р. Гидравлика. — М. — Л., 1970.
  • Чугаев Р. С. Гидравлика. — М.: Госэнергоиздат, 1970.

Периодические издания в области гидравлики

  • Журнал «Гидротехническое строительство» (с 1930);
  • Журнал «Гидротехника и мелиорация» (с 1949);
  • Журнал «Известия Всесоюзного научно-исследовательского института гидротехники им. Б. Е. Веденеева» (с 1931);
  • «Труды координационных совещаний по гидротехнике» (с 1961),
  • Сборники «Гидравлика и гидротехника» (с 1961);
  • «Houille Blanche» (Grenoble, с 1946);
  • «Journal of the Hydraulics Division. American Society of Civil Engineers» (N. Y., с 1956);
  • «L’energia elettrica» (Mil., с 1924).

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Синонимы:

Смотреть что такое "Гидравлика" в других словарях:

  • ГИДРАВЛИКА — греч., от hydor, вода. Учение о движении и давлении жидких тел. Объяснение 25000 иностранных слов, вошедших в употребление в русский язык, с означением их корней. Михельсон А.Д., 1865. ГИДРАВЛИКА иначе гидромеханика совокупность законов, которые… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • ГИДРАВЛИКА — (от греч. hydor вода и aulos трубка), наука о законах движения и равновесия жидкостей и способах приложения этих законов к решению задач инженерной практики. В отличие от гидромеханики, в Г. устанавливают приближённые зависимости, ограничиваясь… …   Физическая энциклопедия

  • гидравлика — и, ж. hydraulique f., нем. Hydraulik <лат., гр. 1. Наука о движении жидких тел. Сл. 18. Гидравлика нужна инженеру, сколь часто случается ему делать плотины, слюзы и машины для выливания воды. ПСЗ 16 96. 2. Гидравлические механизмы и устройства …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

  • Гидравлика — Гидравлика: область науки и техники, связанная с использованием жидкости в качестве рабочей среды... Источник: БЕЗОПАСНОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ К ГИДРАВЛИЧЕСКИМ И ПНЕВМАТИЧЕСКИМ СИСТЕМАМ И ИХ КОМПОНЕНТАМ. ГИДРАВЛИКА. ГОСТ 31177… …   Официальная терминология

  • ГИДРАВЛИКА — (от гидро... и греческого aulos трубка), раздел механики, изучающий законы движения и равновесия жидкостей, а также способы приложения этих законов к решению задач инженерной практики …   Современная энциклопедия

  • ГИДРАВЛИКА — (от гидро... и греч. aulos трубка) наука, изучающая законы движения и равновесия жидкостей и способы приложения этих законов к решению инженерных задач …   Большой Энциклопедический словарь

  • ГИДРАВЛИКА — ГИДРАВЛИКА, раздел физики и механики, изучающий законы движения и равновесия жидкостей и способы приложения этих законов к решению задач инженерной практики. см. также МЕХАНИКА СПЛОШНЫХ СРЕД, ГИДРОДИНАМИКА …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ГИДРАВЛИКА — ГИДРАВЛИКА, гидравлики, мн. нет, жен. (от греч. hydor вода и aulos труба). Наука о водяных сооружениях и двигателях. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • ГИДРАВЛИКА — ГИДРАВЛИКА, и, жен. Раздел физики наука о законах равновесия и движения жидкостей и о способах их практического применения. | прил. гидравлический, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • ГИДРАВЛИКА — (Hydraulics) наука о движении реальных , так называемых несовершенных жидкостей, т. е. таких, в которых при движении проявляется трение. Г. наука по преимуществу экспериментальная и прикладная в отличие от гидродинамики, науки чисто теоретической …   Морской словарь

  • гидравлика — сущ., кол во синонимов: 2 • гидродинамика (4) • электрогидравлика (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

Книги

  • Гидравлика, Б. В. Ухин, А. А. Гусев. Рассмотрены основные вопросы курса Гидравлика : физические свойства жидкости; гидростатика; основы кинематики и динамики; гидравлические сопротивления; истечения через отверстия и насадки;… Подробнее  Купить за 1878 грн (только Украина)
  • Гидравлика, Ухин Б.В.. Рассмотрены основные вопросы курса «Гидравлика»: физические свойства жидкости; гидростатика; основы кинематики и динамики; гидравлические сопротивления; истечения через отверстия и насадки;… Подробнее  Купить за 1429 руб
  • Гидравлика, Б. В. Ухин, А. А. Гусев. Рассмотрены основные вопросы курса "Гидравлика" : физические свойства жидкости; гидростатика; основы кинематики и динамики; гидравлические сопротивления; истечения через отверстия и насадки;… Подробнее  Купить за 539 руб
Другие книги по запросу «Гидравлика» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.