1tom - 0395.htm
45A
^ '-ГИ
ДРАВЛИКА (греч. hydraulikos ≈ водяной, от hy-ddr ≈ вода и aulos ≈ трубка ≈ прикладная наука о законах движения и равновесия жидкостей и способах приложения этих законов к решению задач инженерной практики. Являясь разделом гидромеханики, Г. устанавливает приближ╦нные зависимости, ограничиваясь во мн. случаях рассмотрением одномерного движения и широко используя при этом эксперимент, как в лабораторных, так и в натурных условиях. В Г. изучают движение капельных жидкостей, считая их обычно несжимаемыми. Однако выводы Г. применимы и к газам в тех случаях, когда их плотность можно практически считать постоянной.
Г. обычно разделяют на две части: теоретич. основы, где излагаются важнейшие положения учения о равновесии и одномерном (осреднением) движении жидкостей, и практич. Г., где эти положения и установленные эмпирич. пут╦м закономерности применяются для решения конкретных инженерных задач. Осн. разделы практич. Г.: течение по трубам (Г. трубопроводов), течение в каналах и реках (Г. открытых русел), истечение жидкостей из отверстий и через водосливы, движение в пористых средах (фильтрация). Во всех разделах Г. рассматривается как установившееся (стационарное), так и неустановившееся (нестационарное) движение жидкости. При этом основными исходными ур-пиями являются Бернулли уравнение, неразрывности уравне* пие и эмпирич. ф-лы для определения потерь напора.
В Г. трубопроводов рассматриваются способы определения размеров труб, необходимых для обеспечения заданного расхода жидкости при заданных условиях и для решения ряда вопросов, возникающих при проектировании и строительстве трубопроводов разл. назначения (водопроводы, напорные трубопроводы электростанций, нефтепроводы, газопроводы и пр.); исследуется вопрос о распределении скоростей в трубах, что имеет большое значение для расч╦тов теплопередачи, устройств пневматич. и гидравлич. транспорта, при измерении расходов и т. д. Теория неустановившегося движения в трубах используется при исследовании гидравлич. удара.
В Г. открытых русел рассматриваются способы определения глубины воды в каналах при заданном расходе и уклоне дна при проектировании судоходных, оросительных, гидроэнергетич. н др. каналов, при выправит. работах на реках и др. При этом исследуются вопросы о распределении скоростей по сечению потока, расч╦та движения наносов и пр.
В разделах Г., посвящ╦нных истечению жидкости из отверстий и через водосливы, приводятся расч╦тные зависимости для определения необходимых размеров отверстий в разл. резервуарах, шлюзах, плотинах, водопропускных трубах и т. д., а также для определения скоростей истечения жидкостей и времени опорожнения резервуаров. Гидравлич. теория фильтрации да╦т методы расч╦та дебита и скорости течения жидкостей в разл. 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.). В Г. исследуются также движение наносов в открытых потоках и пульпы в трубах, методы измерений в натурных и лабораторных условиях, моделирование гидравлич. явлений н др. вопросы,
Практич. значение Г. возросло в связи с необходимостью транспортировки разл. жидкостей и газов. Вс╦ чаще для этих целей вместо эмпирич. ф-л применяют методы гидроаэромеханики и устанавливаемые ею закономерности-
Лит.: Ч у гаев Р. Р., Гидравлика. (Техническая механика жидкости), 4 изд., Л., 1982; Адьтшуль А, Д., Киселев П. Г., Гидравлика и; а&родинамика, 2 изд., М., 1975; Ем цен Б. Т., Техническая гидромеханика, М., 1978.
А, Ц, Альтшуль,
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЫЖОК ≈ часть потока в рус-40U ле со свободной поверхностью, в пределах к-рой проис-
ходит резкий подъ╦м уровня воды при переходе от бурного или стремит, течения к спокойному. При этом скорость vl стремит, течения больше волновой скорости (т, е. больше скорости распространения волн на поверхности данной жидкости v = У gh^, а глубина h± меньше критич. глубины &кр; при переходе к спокойному течению его скорость v2 становится меньше волновой скорости, а глубина й2>^хр (рис.). Участок Г. п., движение воды в к-ром носит сложный водоворотный характер, наз. вальцом. В начале Г. п. ид╦т захват осн. потоком масс жидкости из вальца, а в конце Г. п. жидкость осн. потока поступает в валец. Т. о., между вальцом и осн. потоком происходит обмен кол-вом движения, что вед╦т к торможению осн. течения и значит, потерям энергии.
Глубины йх и /г2 до и после Г. п. наз. взаимными или
сопряж╦нными глубинами, а их разность (h%≈/JL) определяет высоту Г, п. Длина L участка, на к-ром происходит резкое изменение глубин потока, наз. длиной Г. п. Обычно Г. п. возникает при протекании воды через возвышение на дне русла, при вытекании из-под щита или перетекании через водослив.
Осн. задача при расч╦те Г. п.≈ определение взаимных глубин, длины Г. п. и сопровождающих Г. п. потерь энергии. Взаимные глубины определяются соотношением
Схема гидравлического прыжка.
где Fr=v\\!ghi ≈ Фруда число, g ≈ ускорение силы тяжести. Длина Г. п. определяется по эмпирич. ф-лам, напр. для прямоугольных русел по ф-ле Н. Н. Павловского: L^2,5 (1,9 А-2 ≈ hj). Потери энергии в Г. п. в этом случае /^Е≈ (hz≈h^/^h^h^. При больших числах Фруда (f>>2,5) эти потери составляют св. 50%, т.е. Г. п.≈ хороший гаситель энергии. Поэтому Г. п. используется в гидротехнике, напр. для защиты от размывов ниш. бьефа плотин. Так, если истечение воды через гидротехн. сооружение происходит с образованием отогнанного Г. п., т. е. отодвинутого на нек-рое расстояние от сооружения, то во избежание размывов дна ниже сооружения устраивают водобойные колодцы» стенки, чтобы приблизить Г. п. к сооружению (т. е. превратить его в затопленный).
Лит.: Ч у га ев Р, Р., Гидравлика. (Техническая механика жидкости), 4 изд., Л,, 1982, гл. 8, А. Д. Алыпшулъ. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАДИУС ≈ отношение площади S поперечного сечения потока к смоченному периметру X, т. е. периметру части русла, находящейся под уровнем жидкости: ft^S/%. Г. р. служит обобщ╦нной характеристикой размера сечения трубы некруглой формы или открытого русла. Для круглой трубы диаметром d Г. р. /? ≈ d/4, длн прямоугольного открытого канала большой ширины он равен глубине йоды, т. е. R~h; для трапецеидальных каналов величина Г. р. изменяется от R≈hl2 в глубоких и узких каналах до R^h в широких и мелких; для течения между параллельными стенками с расстоянием Ь между ними R=b/2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАР ≈ резкое повышение давления в трубопроводе с движущейся жидкостью, возникающее при быстром перекрытии запорных устройств, к-рое распространяется по трубопроводу в виде упругой волны со скоростью а. Г. у. может вызвать разрыв стенок труб и повреждение арматуры трубопровода. Ос-нопы теории Г. у. дал Н. Е. Жуковский (1898).
Если жидкость плотности р теч╦т со скоростью v в трубопроводе с площадью сечения 5, а задвижка в конце трубопровода закрывается за время Д£, то возникает увеличение давления Д/к В слое жидкости длиной Д/, прилегающем к задвижке, теряется кол-во движения i равное импульсу внеш. сил Др£Д(; отсюда
")
}
