В основу настоящего учебника положен курс лекций, читавшийся авторами в течение многих лет студентам специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» Московского инженерно-строительного института им. Куйбышева (МИСИ) и б: Москов-| ского института инженеров городского строительства (МИИГС). Учебник составлен в соответствии с новой программой курса «Гидравлика и аэродинамика» для специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» инженерно-строительных институтов и факультетов, рекомендованной Программно-методической комиссией по гидравлике и утвержденной Учебно-методическим управлением MB и ССО СССР.
Значение гидравлики и аэродинамики как дисциплин обще-технического характера за последние годы неизмеримо выросло в связи с теми запросами, которые предъявляются современной техникой к транспорту капельных жидкостей и газов различного назначения и к использованию их для разнооб-разных целей. Вместе с тем новейшие успехи механики жидкости позволяют вести изложение предмета на более рациональной теоретической базе, чем это было возможно до сих пор. Поэтому появилась необходимость в пересмотре как традиционного содержания курса гидравлики (это в значительной мере было учтено при составлении новой программы курса), так и метода его изложения.
Специалистам в области теплогазоснабжения и вентиляции приходится иметь дело не только с движением воды (а именно этим вопросом и занимается по существу гидравлика), но в неменьшей степени также с движением газов, неоднородных жидкостей (пневмотранспорт) и др. В связи с этим в курс вошли некоторые вопросы промышленной аэродинамики, газовой динамики и т. д. Если ранее в гидравлике большое место отводилось чисто эмпирическим зависимостям, действительным только для воды, да и то лишь в узких пределах изменения скоростей, температур и геометрических параметров потока, то теперь изложение курса может в значительной степени носить дедуктивный характер и основываться на закономерностях общего порядка, действительных для всех капельных жид-
костей (а во многих случаях и газов) и отвечающих требованиям теории подобия и т. д. При этом отдельные случаи могут рассматриваться как следствие обобщенных закономерностей.
В учебнике получили отражение результаты новейших отечественных и зарубежных работ в области механики жидкости, в том числе исследований, проведенных в МИСИ им. Куйбышева (потери на трение при турбулентном течении в трубах, теоретические методы определения местных потерь напора, гидравлический расчет газопроводов низкого и высокого давления, зависимость коэффициентов истечения и отверстий и коэффициентов местных сопротивлений от числа Рейнольдса, методика моделирования трубопроводов, сопротивление пластинок при турбулентном пограничном слое, влияние срока службы трубопроводов на их пропускную способность и др.).
Особое внимание уделено физическим идеям, лежащим ь основе рассматриваемых явлений. Для иллюстрации физического значения основных законов механики жидкости в конце каждой главы приводятся расчетные примеры, часть которых содержит сведения, в некоторой степени дополняющие основной материал учебника. В конце отдельных глав приводится список литературы, которая должна помочь тем, кто желает более глубоко освоить материал. В сносках даются ссылки на оригинальные работы. В приложении приведены основные данные о международной системе единиц измерений СИ.
Авторы надеются, что учебником смогут пользоваться также инженерно-технические работники в своей практической деятельности.
Введение, главы IV—VII, IX—XI и § 2—3 главы VIII составлены А. Д. Альтшулем; главы I—III и § 1 главы VIII — П. Г. Киселевым, частично использовавшим материалы, содержащиеся в книге П. Г. Киселева «Гидравлика» (М., Госэнер-гоиздат, 1963).
Авторы выражают признательность проф. Р. Р. Чугаеву и проф. В. Н. Талиеву за критические замечания, которые были ими высказаны при просмотре рукописи, а также научному редактору рукописи доктору техн. наук.В. А. Архангельскому за многочисленные советы, которые были учтены при окончательной отделке рукописи.
Авторы будут благодарны всем лицам и учреждениям, которые пришлют замечания и пожелания.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие....................... 3
Введение........................ 5
§ 1. Предмет механики жидкости и ее задачи......... —
§ 2. Историческое развитие механики жидкости . ...... 6
§ 3. Основные физические свойства жидкостей........ 7
§ 4. Примеры..................... 21
Раздел первый Основы статики и динамики жидкости
Глава I. Статика капельных жидкостей и газов......... 23
§ 1. Уравнения равновесия........ .в —
§ 2. Равновесие несжимаемой жидкости в поле силы тяжести , 30
§ 3. Давление жидкости на плоские стенки..... 33
§ 4. Давление жидкости на криволинейные поверхности и закон
Архимеда ..................... 38
§ 5. Относительное равновесие жидкости.......... 42
§ 6. Рав'новесие газов в поле силы тяжести......... 45
Глава II. Уравнение анергии и теорема импульсов . * . . 50
§ 1. Основные понятия и определения...... —
§ 2. Уравнение Д. Бернулли для элементарной струйки 'несжимаемой жидкости................... 54
§ 3. Уравнение Д. Бернулли для потока с поперечным сечением
конечных размеров.........s f»
§ 4. Уравнение количества движения (импульсов)....... 64
Глава III. Основы кинематики и динамики течений невязкой жадности 68
§ 1. Два метода исследования движения жидкости (Лагранжа
и Эйлера)..........•: —
§ 2. Вихревое и потенциальное движения.......... 74
§ 3. Дифференциальные уравнения динамики жидкости..... 78
§ 4. Интегрирование уравнений движения.......... 83
§ 5. Уравнение Д. Бернулли для реальных газов ... . . 90
§ 6. Плоское потенциальное течение несжимаемой жидкости . 93
Глава IV. Общие сведения о гидравлических сопротивлениях . . . '°4
§ 1. Виды гидравлических сопротивлений..... ~~
§ 2. Метод анализа размерностей, Пи-теорема . . . . 10о § 3. Общая формула для потерь напора при движении жидкости в трубах..........5 iin
§ 4. Ламинарное и турбулентное течение жидкости...... 11|'
§ 5. Число Рейнольдса................. ''*
272
В § 6. Особенности ламинарного и турбулентного движения жид-Hi кости в трубах . . ........ . . . 113
1|у § 7. Общее выражение для потерь напора при равномерном дввже-
К иии в трубах .....'.............. 115
Ц . § 8. Примеры . . . ••••......i 118
Ц Раздел, второй. Прикладная механика жидкости
р;. Глава V. Ламинарное равномерное течение жидкости в круглых тру-
§ бах. ...... .,...............: tt t 120
I § 1. Распределение скоростей по сечению трубы........ —
?"••' § и. Потери напора при ламинарном движении .... 123
;' § 3. Примеры........ . i 126
Глава VI. Турбулентное равномерное движение жидкости в трубах . . 127
§ 1. Обшие сведения..........—
§ 2. Опытные данные о распределении скоростей и коэффициенте гидравлического трения . . . . . . . 129
§ 3. Касательное напряжение при турбулентном течении . . 136 § 4. Полуэмпирические теории турбулентности . , . .137 § 5. Новые зависимости для расчета турбулентного течения в
трубах . . . . ... . . '145
§ 6. Эмпирические формулы для коэффициента гидравлического
трения...... . . . .153
§ 7. Влияние срока службы трубопроводов на их гидравлическое
сопротивление . . . . ' . . . .155
§ 8. Течение жидкости в трубах некругового сечения . . . 156 § 9. Равномерное безнапорное течение в трубах , . . . 158 § 10. Начальный участок турбулентного течения .... 160 § И. Примеры . . *. . . . . . . : 161
Глава VII. Местные гидравлические сопротивления.....163
§ 1. Общие сведения.................. —
§ 2. Потери (напора, связанные с изменениями сечения потока . . 164 § 3. Потери напора, связанные с изменением направления потока . 175 § 4. Потери напора в арматуре трубопроводов: в сварных стыках и в тройниках . . . . . . . .177
§ 5 Зависимость величины коэффициентов местных сопротивлений от числа Рейнольдса........182
§ 6. Взаимное влияние местных сопротивлений . . .185
§ 7. Примеры..... : . 186
Глава VIII. Гидравлический расчет напорных трубопроводов . . . 188 § 1. Расчет трубопроводов для несжимаемых жидкостей . . — § б Расчет трубопроводов для газов . ..... 206
§ 3. Примеры..........215
Глава IX. Истечение жидкости из отверстий и насадков .... 218 § 1. Истечение из отверстия в тонкой стенке . .... —
§ 2. Истечение через насадки.......' . 224
§ 3. Влияние вязкости жидкости на истечение из отверстий . . . 231 § 4. Истечение жидкости при переменном напоре . . . " 232
§ 5. Затопленные свободные турбулентные струи .... 234
§ 6. Истечение газов из отверстий.......237
§ 7. Примеры..................... 241
Глава X. Относительное движение тела л жидкости.....245
§ 1. Общие сведения.................. —
§ 2. Сопротивление давления........247
§ 3. Сопротивление трения. Пограничный слой........ . 250
§ 4. Обтекание шара. Скорость витания........... 253
§ 5. Примеры..................... 254
Глава XI. Гидродинамическое подобие....... 257
f'l. Критерии механического подобия ... ... —
2. О подобии в случае одновременного действия нескольких сил 262
$ 3. Примеры........ 5 263
•Приложение. Международная система единиц измерения . . 266
Предметный указатель........*........> 270
Цена: 150руб.
