83 Гидравлика. «Энергия», Л., 1970. 552 с. с рис. 20 000 экз.
Содержание книги отвечает программе курса «Гидравлика», утвержденной Министерством высшего и среднего специального образования СССР для специальностей «Гидротехническое строительство речных сооружений и гидроэлектростанций», «Гидроэнергетические установки», «Гидромелиорация» и «Гидротехническое строительство водных путей и портов».
Материал собственно учебника дополнен напечатанными мелким шрифтом факультативными сведениями, данными, относящимися к практическим занятиям, а также справочными материалами, необходимыми для выполнения самостоятельных расчетно-графических работ.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ко второму изданию......................... 3
Предисловие к первому изданию............... ........... 5
Глава первая. Введение в гидравлику........................... 7
§ 1-1, Определение науки „Гидравлика" ;..................... —
§ 1-2. Жидкость.................................... 8
§ 1-3. Понятие реальной и идеальной жидкости. Вязкость............ 9
§ 1-4. Основные физические свойства реальных жидкостей........... 10
§ 1-5. Особые состояния жидкости.......................... 14
§ 1-6. Силы, действующие на жидкость............. .'........ 16
§ 1-7. Состав кур;са гидравлики. Примеры практического приложения гидравлики 17
§ 1-8. Краткие сведения из истории гидравлики .....л.........• . . 18
Глава вторая. Гидростатика............................... 20
§ 2-1. Гидростатическое давление........................ . —
§ 2-2. Свойства гидростатического давления.................... 21
§ 2-3. Дифференциальные уравнения покоя жидкости.............. 23
§ 2-4. Интегрирование дифференциальных уравнений покоя жидкости..... 24
§ 2-5. Величина гидростатического давления в случае жидкости, находящейся под действием только одной объемной силы — силы тяжести (случай
тяжелой покоящейся жидкости). Закон Паскаля .........-. . . . 27
§ 2-6. Пьезометрическая высота.......................... 28
§ 2-7. Вакуум..................................... 30
§ 2-8. Потенциальная энергия жидкости. Потенциальный напор ........ 31
§ 2-9. Равновесие жидкости во вращающемся сосуде (относительный покой
жидкости)................................"... 34
§ 2-10. Сила гидростатического давления, действующая на плоскую фигуру
любой формы ................................ 36
§ 2-11. Сила гидростатического давления, действующая на плоские прямоугольные фигуры................................. 39
§ 2-12. Сила гидростатического давления, действующая на цилиндрические
поверхности................................. 41
§ 2-13. Круглая труба, подверженная внутреннему гидростатическому давлению 43
§ 2-14. Простейшие гидравлические машины................... 44
§ 2-15. Равновесие плавающих тел......................... 45
Материалы практических занятий по гидростатике............ 48
Литература.................................. 49
глава третья. Основы гидродинамики......................... 50
§ 3-1. Предварительные указания......................... —
§ 3-2. Основные аналитические методы исследования движения жидкости ... 51 § 3-3. Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости (уравнения
Эйлера)..............'....................... 53
§ 3-4. Три основных вида движения жидкости. Понятие вихревого и безвихревого движе'ний......................i .......... 54
§ 3-5. Потенциал скорости. Потенциальное движение жидкости .....•. . . 57
§ 3-6. Установившееся и неустановившееся движения жидкости ....., . 59
§ 3-7. Линия тока и элементарная струйка..... /. ......... 60
§ 3-8. Параллельноструйное, плавно изменяющееся и резко изменяющееся движения жидкости. Живое сечение, расход и средняя скорость. Эпюра
скоростей.................................. 62
§ 3-9. Уравнение неразрывности движущейся жидкости (уравнение баланса
расхода) для установившегося движения................ . 64
§ 3-10. Уравнение несжимаемости движущейся жидкости в дифференциальной
форме............................ .:.... 65
§ 3-11. Неравномерное и равномерное движения. Напорное и безнапорное движения, свободные струи. Гидравлические элементы живого сечения.
Сводка классификаций движений жидкости................. 67
§ 3-12. Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости при
установившемся движении......................... 69
§ 3-13. Значения трех слагаемых, входящих в уравнение Бернулли....... 72
§ 3-14. Геометрическая интерпретация уравнения Бернулли для элементарной -•,. струйки идеальной жидкости при установившемся движении. Полный
напор для элементарной струйки . ..................... -^
§ 3-15. Энергетическая интерпретация уравнения Бернулли для элементарной
струйки идеальной жидкости при установившемся движении ...... 74
§ 3-16. Уравнение Бернулли (уравнение баланса удельной энергии) для элементарной струйки реальной жидкости при установившемся движении . . . 75 § 3-17. О распределении давления в живых сечениях потока при параллельно-струйном и плавно изменяющемся движениях жидкости'(первое вспомогательное положение)........ >.................... 76
§ 3-18. Влияние неравномерности распределения скоростей по живому сечению, на величину количества движения и величину кинетической энергии некоторой массы жидкости, Протекающей через данное живое сечение
(второе вспомогательное положение)................... 77
§ 3-19. Полный напор для целого потока....................., 80
§ 3-20. Уравнение Бернулли для целого потока реальной (вязкой) жидкости
(уравнение баланса удельной' энергии) при установившемся движении . 81
§ 3-21. Общие указания о форме напорной и пьезометрической линий......84
Материалы практических занятий по вопросам, связанным с использованием уравнения Бернулли ........................ 85
§ 3-22. Гидравлическое уравнение количества движения для установившегося
потока.................................... 88
§ 3-23. Два режима движения реальной жидкости..........."..... 91
Литература.................................. 95
Глава четвертая. Потери напора при установившемся движении жидкости. Расчетная схема турбулентного потока....................... 96
§ 4-1. Общие указания о потерях напора.................... -j-
§ 4-2. Основное уравнение установившегося равномерного движения жидкости 97
А. Потеря напора подлине и распределение скоростей в потоке при ламинарном- равномерном движении жидкости § 4-3. Законы внутреннего трения в жидкости. Касательные напряжения трения
при ламинарном движении жидкости.................... 99
• § 4-4. Распределение скоростей и по живому сечению при ламинарном равномерном установившемся движении жидкости................ 102
§ 4-5. Формула Пуазейля. Потеря напора по длине при ламинарном равномерном
установившемся движении жидкости............~........ 104
Б. Расчетная модель турбулентного потока. Рас rip е д е л е-ние осредненных скоростей в потоке при турбулентном
движении 'жидкости
§ 4-6. Основные понятия, связанные с изучением турбулентного потока .... 105
§ 4-7. Турбулентные касательные напряжения в осредненном потоке...... 110
§ 4-8. Распределение осредненных скоростей по живому сечению потока при турбулентном равномерном установившемся движении. Ламинарный (вязкий) подслой. Гладкие и шероховатые трубы. Пограничный слой . , . . 114
? В. Потеря напора по длине при турбулентном установившемся равномерном движении жидкости
§ 4-9. Формула Вейсбаха— Дарси. Коэффициент гидравлического трения X . . 118 § 4-10. Исследования Никурадзе. Обобщение вопроса о потерях напора .... 120 § 4-11. Практические способы определения коэффициента гидравлического трения X для напорных труб (круглых и некоторых прямоугольных). Примеры
расчета.................................... 123
§ 4-12. Потаря напора по длине при турбулентном установившемся равномерном движении жидкости для квадратичной области сопротивления. Формула
Шези. Модуль расхода и модуль скорости................ 128
§ 4-13. Эмпирические формулы для определения коэффициента Шези С .... 130
Г. Местные потери напора при турбулентном напорном установившемся движении жидкости
§ 4-14. Явление отрыва транзитной струи от стенок русла. Водоворотные области.
Поверхность раздела. Общий характер^местных потерь напора..... 134
§ 4-15. Резкое расширение трубопровода. Формула Борда. Выход из трубопровода ..................................... 135
§ 4-16. Постепенное расширение трубопровода (диффузор)........... 139
§ 4-17. Сужение трубопровода. Вход в трубопровод............... 140
§ 4-18. Остальные случаи местных потерь напора. Формула Вейсбаха..... 143
Сокращенные справочные данные о величине коэффициента местного
' сопротивления ?/(в случае установившегося напорного турбулентного
движения жидкости).....•'...-.•..................... 144
' § 4-19. Дополнительные указания.......................... 153
' • • Литература....................... ^ ......... 155
Глава пя/пдя.^У становившееся движение жидкости в напорных трубопроводах . 156
§ 5-1; Предварительные указания........................... —
§ ,5-2. Расчетные зависимости для определения потерь напора . . ........ —•
§ 5-3. Сложение потерь напора. Полный коэффициент сопротивления. Понятия
- длинных и коротких трубопроводов ........ v ...'......... 159.
w-- А. Короткие трубопроводы
§ 5-4. Простой трубопровод постоянного диаметра - • • "•...........• 161
.§ 5-5. Особые случаи простого трубопровода: сифон и всасывающая труба насоса 163 § 5-6. Особые случаи простого трубопровода (продолжение): горизонтальная
и вертикальная водоспускные трубы- Различные виды вакуума ..... 167
1 Б. ДлиН-ные трубопроводы '
§ 5-7. Простой трубопровод............................ 171
§ 5-8. Последовательное и параллельное соединение труб ............, 173
§ 5-9. Задача о трех резервуарах . . . . -.......'. ............у... 174
§ 5-10. Потери напора в случае расхода, переменного по длине трубы ..... 175
§ 5-11. Расчет сложного незамкнутого ^трубопровода............... 177
§ 5-12. Замечания о расчете сложного замкнутого трубопровода........ 180
Материалы практических занятий по расчетам напорных трубопроводов , 181
Литература........................... ....... ^ 184
Глава шестая. Равномерное безнапорное установившееся движение воды в каналах . . ........ ................................ 185
'§6-1. Предварительные замечания......................... —
§6-2. Гидравлические элементы поперечного'профиля канала........... 186
§ 6-3. Гидравлически наивыгоднейший поперечный профиль канала ...... 187
§ 6-4. Основные задачи при расчете трапецеидальных каналов на равномерное
, движение воды................• • •.............. 189
§ 6-5. Ограничение скоростей движения воды при расчете каналов. Перепады . 193
§ 6-6. Расчет каналов, имеющих составной поперечный прЬфиль ....*.... 195
§ 6-7. Расчет каналов, имеющих замкнутый поперечный профиль ........ —
§ 6-8. Расчет естественных русел на равномерное движение воды....... 200
'§ 6-9. Заключительные замечания.......>................... —
Литература.......................'-.-.,.-. ......... -202
Главе седьмая. Неравномерное безнапорное установившееся движение воды в
каналах и естественных руслах......................... 203
§ 7-1. Предварительные указания ,......................... —
§ 7-2. Основное дифференциальное уравнение неравномерного движения воды,
(первый вид дифференциального уравнения)................ 206
11 § 7-3. Второй вид дифференциального уравнения неравномерного движения воды 208
А. Н.еравномерное движение воды в цилиндрических руслах
§ 7-4. Второй вид дифференциального уравнения неравномерного движения для
случая цилиндрических русел....................' . . . . 209
§ 7-5. Четыре вспомогательных понятия: удельная энергия сечения, критическая глубина, нормальная глубина, критический уклон.......... 211
§ 7-6. Спокойное, бурное и критическое состояния потока........... 217
§ 7-7. Исследование фирм свободной поверхности потока в случае неравномерного плавно изменяющегося движения воды в цилиндрическом русле . 219
§7-8. Приведение дифференциального уравнения неравномерного Движения , воды к виду, удобному для интегрирования в случае прямого уклона
русла (i>0).................................. 224
§ 7-9. Влд дифференциального уравнения неравномерного движения воды,
удобный для интегрирования в случае горизонтального русла (*' = 0) . . , 225*
§ 7-10. Вид дифференциального уравнения неравномерного движения воды, удобный «для интегрирования в случае русла с обратным уклоном дна
«<0) ....................................... 226
§ 7-11. Общие указания об интегрировании дифференциального уравнения неравномерного движения воды.......•...-.'............... 226
§ 7-12. Показательная зависимость для отношения модулей расхода. Гидравлический показатель русла.......................... 227
§ 7-13. Интегрирование дифференциального уравнения неравномерного движения
. воды в случае русел с прямым уклоном дна (I :>0) по способу Бахмётева 230
§ 7-14. Интегрирование дифференциального уравнения неравномерного движения
воды в случае горизонтального русла (i = 0) по способу Бахмётева . . 233
' § 7-15. Интегрирование дифференциального уравнения неравномерного движе- / ния воды в случае русла с обратным уклоном дна (КО) по способу
Бахмётева.............'...................•. . —'
'Материалы' практических занятий ио построению кривых свободной по?-верхности для потока в цилиндрической русле.............. 234
Б. Неравномерное плавно, изменяющееся движение воды в неци линдгрических искусственных f»ycn,ai (каналах)'
§ 7-16. Построение кривой свободной поверхности потока по уравнению Бер-
нулли (методом Оконечных разностей)......,.....»........ 236
В. Движение воды в естес-т венных^ руслах § 7-17. Предварительные указания................-.-,..,'.... 239
1-й метод построения кривой свободной поверхности потока в естественных руслах
§ 7-18. Построение кривей свободной поверхности потока в * естественном **' русле путем заменр! его фиктивным цилиндрическим руслом -*../.. 240
2-й метод построения кривой свободной поверхности потока а естественных руслах ,
, -' § 7-19. Основные расчетные зависимости . _._. . . .". .ч.....-'........ 243
§ 7-20. Определение численного значения //^.Вспомогательные графики . . . 244
§ 7-21. Общий метод построения Кривой свободной поверхности .,. .-'-; .-•• . . 245 § 7-22. Постулат инвариантности модуля сопротивления. Построение ^свободной г
поверхности по способу Рахманова .'........... . . •••• . . . . 246
§ 7-23. Построение свободной поверхности по способу Павловского .. .... . 248-
Литература...................'..... 7... ••'•,. - • :..'• '250 '•
Глава восьмая. Гидравлический прыжок и послепрыжковый участок. Формы сво- ' бодной поверхности потока в цилиндрических руслах, имеющих резкое
Изменение уклона дна.............../..,.... . . . ... ...•»-•; . 251 -
§8-1. Общие указания. Послепрыжковый участок . .у , •. ;\,. ..,«:..•• • —
§ 8-2. Основное уравнение гидравлическогсГлрыжка . . . . . '.-. .',.,; • • • • 253 • § 8-3. Прыжковая функция. Определение одной из сопряженных глубин по :
заданной другой сопряженной глубине ....,.;,...... , , . . . 254
§ 8-4. Основное" уравнение прыжка в прямоугольном цилиндрическом русле ..' • 255 § 8-5. Длина свободного прыжка в прямоугольном горизонтальном русле*
Потери энергии в прыжке ..... 1 ......'...... ,. .,,>>', . . 257
§,8-6. Особые виды гидравлического прыжка, Дополнительные замечания ,. . . 258 § 8-7. Формы свободной поверхности .потока при резком изменении уклона диа
цилиндрического канала ......... . ,*.\t».. ,. ^ , . .'•.'*•'. .,:. , ••••$ .' 260
Материалы практических занятий по построению схем, свободных поверхностей в цилиндрических руслах............^. . :. . .-. . . ; . , 262
Литература.............'. . ... ..'... .... . . ... ... 263
Глава девятая.' Неустановившееся движение жидкости в напорных труболро- •
водах и открытых руслах .../.. .... . . . . . \ . . . . ...... V , . . 264
§9-1. Предварительные указания.......... ... .... .........' . —
А. Неустановившееся напорное движение ж1 ид.ко'сти в случае, когда не^учитываем ее сжимаем ость, причем сгенки трубопровода считаем adcoлютно"*жесткимй— • не дефор миру ющимися (пр о сте й.Ший случай не, установив- '
шегося напорного движения жидкости).
§ 9-2. Уравнение Бернулли для элейентарной струйки, учитывающее локальные силы инерции жидкости ."..............,. . . . . ... . 265
§ 9-3. Уравнение Бернулли для целого потока реальной жидкости, учитывающее локальные силы инерции жидкости (уравнение баланса удельной Энергии при неустановившемся движении) . ... . . .... .-..•; . . . . .-..,. . . 268
§ 9-4. Энергетический смыс/ инерционного напора. Геометрическая, интерпретация уравнения Бернулли для неустановившегося движения нечзкймае- , мой жидкости в трубопроводе с абсолютно жесткими (недёфбгширующя-
мися) стенками, ,............................ . . . . ... 271
§ 9-5. Общая расчетная зависимость для движения жидкости в цилиндрической '
трубе ........................... ... . . j. . - . . 273
§ 9-6. Истечение жидкости из цилиндрической трубы в атмосферу ,.:. . . . . . 274
§ 9>-7. Общие указания о колебании горизонта -воды в уравнительном резер-I ;' вуаре гидростанции . ..... . . ^ . ... ....... . . ; . . ,:/;v, . 275
Б. Не ус т а.н о в и в;ш е еся напори о? д в и ж е н и е ж и д к о< т и а с л у-'чае, когда учитывается ее -сжимаемость, причем стенки трубопровода считаются не абсо'лютно жесткими (упру-Л гими, деформир.ующи м ися). Гидравлически и удар
§ 9-8. Предварительные указания ,'........................ 276 ,
§ 9-9. Описание явления гидравлического удара................. 277
§ 9-10. Расчетные" зависимости для величины гидравлического удара и скорости
'..:'. его распространения ...,,.,.....•.,;..........>,"...., 279
§ 9-11. Колебаний давления в жидкости при гидравлическом ударе....... -282
4 547
.§ 9-12. Случай постепенного закрытия крана. Полный и неполный гидравлические удары..............................*.... 283
В. Неустановившееся движениеводы в открытых руслах
'§ 9-13. Основные случаи неустановившегося движения воды в открытых руслах.
Терминология................................. 286
§ 9-14. Дифференциальные уравнения неустановившегося плавно изменяющегося
движения и общие указания об их решении ............... 290
, § 9-15. Результаты решения дифференциальных уравнений неустановившегося движения, относящегося к простейшему случаю русла. Отражение волн
s перемещения................................. 292
§ 9-16. Дополнительное уточнение понятий спокойного и бурного движений жидкости. Гидравлический прыжок как остановившаяся волна перемещения..................................... 296
Литература.................................. 297
Глава десятая. Истечение жидкости из отверстий и насадков. Свободные струи 298
A. Истечение жидкости из отверстия в тонкой плоской
стенке при постоянном напоре
§ 10-1, Истечение из малого отверстия в атмосферу................ —
§ 10-2. Типы сжатия струи. Величины коэффициентов е, С, <р и ц.0 для малого
отверстия при истечении в атмосферу. Инверсия струи......... 300
§ 10-3. Траектория струи.............................. 302
§ 10-4. Истечение из малого отверстия под уровень (случай затопленного
отверстия) •>.................................. 303
§ 10-5. Движение жидкости в сосуде. Понятия малого небольшого отверстий. '
Указания о расчете больших отверстий.................. -—
БГИстечение жидкости из насадков при постоянном напоре
§,10-6. Типы насадков. Общие указания...................... 306
§ 10-7. Внешний круглоцилиндрический насадок (насадок Вентури) ....... 307
§ 10-8. Внутренний круглоцилиндрический насадок (насадок Борда) ...... 312
§ 10-9.' Насадки прочих типов............". . ............... —
B. Истечение жидкости из отверстий и Насадков при пере-
менномнапоре
§ 10-10. Истечение в атмосферу или под постоянный уровень жидкости .... 314 § 10-11. Истечение под переменный уровень при постоянном уровне жидкости
в сосуде. Дополнительные замечания..................... 315
Г. Свободные чструи
§ 10-12. Общие сведения о свободных струях . . ................. 316
-Материалы практических занятий по расчету отверстий и насадков . . 318
Литература................................. 319
Глава одиннадцатая. Водосливы.............................. 320
§ 11-1. Терминология и классификация водосливов................ —
§ 11-2. Основная расчетная формула для прямоугольного водослива...... 322
А. Прямые (лобовые) водосливы с тонкой стенкой
§ 11-3. Дополнительные классификации водосливов с тонкой стенкой...... 323
§ 11-4. Свободное истечение через неподтопленный прямоугольный водослив
с вертикальной тонкой стенкой ....................... —
§ 11-5. Свободное истечение через подтопленный прямоугольный водослив
? вертикальной тонкой стенкой....................... 324
' § 11-6. Несвободное истечение через_ водослив с вертикальной тонкой стенкой 325
§ 11-7. Водосливы с тонкой стенкой, отличные от прямоугольных ....... 327
» Б. Прямые прямоугольные водосливы с широким, порогом
§ 11-8. Неподтопленный водослив с широким порогом.............. 328
§ 11-9. Критерий подтопления водослива с широким порогом.......•. . 336
§ 11-10. Подтопленный водослив с широким порогом............... 338
§ 11-11. Расчет водослива без порога по заданной, скорости в водосливном
отверстии. Стеснение русла перемычками .'............... 339
В. Прямые прямоугольные водосливы со стенкой практического профиля
§ 11-12. Дополнительная классификация водосливов со стенкой практического
профиля................................... 343
§;11-13. Основная расчетная формула для водосливов со стенкой практического
профиля................................... 344
§ 11-14. Коэффициент подтопления водослива со стенкой практического профиля 345
КД8
Цена: 500руб.
