Вопросы для подготовки к промежуточному и итоговому контролю по Гидравлики
[
· Скачать (24.88 Kb)
]
Вопросы для подготовки к промежуточному и итоговому контролю по Гидравлики.
1. Предмет и место "Гидравлики" в естественно научных дисциплинах.
2. Физическое определение жидкости, отличие капельных жидкостей от газов. Основной постулат гидравлики.
3. Основные физические свойства капельных жидкостей.
4. Сжимаемостью и модуль объемной упругости жидкости.
5. Вязкость жидкости, закон вязкого трения Ньютона, связь динамической и кинематической вязкости.
6. Ньютоновская и бингемовская, реальная и идеальная жидкость.
7. Силы, действующие на жидкость, единичная массовая и поверхностная сила, давление и касательное напряжение.
II. ГИДРОСТАТИКА.
8. Определение гидростатики как раздела гидравлики. Гидростатическое давление и его свойства.
9. Вывод дифференциальных уравнений гидростатики (уравнений Эйлера).
10. Основное дифференциальное уравнение гидростатики. Поверхности уровня, потенциал внешних массовых сил.
11. Расчетные формулы и эпюра гидростатического давления.
12. Закон Паскаля. Закон сообщающихся сосудов.
13. Геометрическая и физическая интерпретация основного уравнения гидростатики. Пьезометрический и гидростатический напор.
14. Абсолютное, избыточное давление и вакуум. Измерение давления (размерность, измерительные средства и приборы).
15. Абсолютный и относительный покой жидкости. Относительный покой жидкости при равноускоренном прямолинейном движении.
16. Относительный покой жидкости при статическом вращении.
17. Вывод формулы расчета силы гидростатического давления на плоские фигуры. Вывод формулы расчета центра избыточного давления.
18. Вывод формулы расчета составляющих силы избыточного гидростатического давления на криволинейную поверхность. Направление и точка приложения рав¬нодействующей силы избыточного давления жидкости на цилиндрическую поверхность.
III. КИНЕМАТИКА ЖИДКОСТИ.
19. Определение кинематики жидкости как раздела гидравлики. Понятие «элементарная частица жидкости».
20. Существо методов и переменные Лагранжа и Эйлера.
21. Движение элементарной частицы жидкости. Первая теорема Гельмгольца.
22. Вывод дифференциальных уравнений компонентов угловой скорости вихря. Вихревое и безвихревое движение жидкости.
23. Траектория движения частицы, линия тока, трубка тока и элементарная струйка. Вывод дифференциальных уравнений линии тока.
24. Живое сечение, расход и средняя скорость элементарной струйки. Вывод уравнения неразрывности для элементарной струйки.
25. Вывод дифференциальных уравнений неразрывности сжимаемой и несжимаемой жидкости.
26. Поток жидкости, живое сечение, смоченный периметр, гидравлический радиус, расход и средняя скорость потока. Уравнение неразрывности для потока жидкости
27. Виды течений: установившиеся и неустановившиеся, напорные, безнапорные и струи, равномерные, неравномерные и плавно изменяющиеся.
28. Потенциальные течения, потенциал скорости. Компоненты скорости в функции частных производных потенциала скорости. Дифференциальное уравнение линий равного потенциала (эквипотенциалей).
29. Плоское течение, функция тока. Компоненты скорости в виде частных производных функции тока. Дифференциальное уравнение функции тока.
30. Физический смысл функции тока и ее связь с функцией потенциала скорости. Гидродинамическая сетка течения.
31. Виды плоских потенциальных течений.
32. Сложение плоских потенциальных течений.
33. Вихревое движение жидкости, вихревая линия, вихревая трубка, вихревая нить и вихревой шнур. Дифференциальные уравнения вихревой линии.
34. Вторая теорема Гельмгольца. Теорема Стокса.
35. Винтовое течение. Вывод дифференциальных уравнений И.С. Громеки для винтового течения.
IV. ГИДРОДИНАМИКА НЕВЯЗКОЙ (ИДЕАЛЬНОЙ) ЖИДКОСТИ.
36. Определение динамики жидкости как раздела гидравлики. Отличие идеальной и реальной жидкости. Силы, действующие на идеальную жидкость.
37. Вывод дифференциальных уравнений движения идеальной жидкости (уравнений Эйлера). Физический смысл слагаемых уравнений.
38. Локальные и конвективные ускорения. Компоненты ускорений.
39. Вывод дифференциальных уравнений движения идеальной жидкости в переменных Лагранжа, область их применения.
40. Замыкание уравнений динамики невязкой жидкости. Граничные и краевые условия.
41. Вывод и анализ дифференциальных уравнений Громеки-Лэмба.
42. Уравнение Д. Бернулли для движения невязкой жидкости в поле земного тяготения. Условия действительности уравнения Д. Бернулли.
43. Геометрическая и физическая интерпретация уравнения Бернулли при движении жидкости под действием силы тяжести.
V. ДИНАМИКА ВЯЗКОЙ (РЕАЛЬНОЙ) ЖИДКОСТИ.
44. Два режима течения реальной жидкости. Число Рейнольдса, физический смысл числа Рейнольдса, его критические значения для движения жидкости в трубах и руслах.
45. Опыты Рейнольдса по определению гидравлического сопротивления труб.
46. Вывод дифференциальных уравнений движения реальной жидкости в частных производных компонент вязких напряжений.
47. Дифференциальные уравнения динамики вязкой (реальной) жидкости в дивергентной форме.
48. Вывод формул нормальных и касательных вязких напряжений. Особенности касательных и нормальных вязких напряжений.
49. Вывод дифференциальных уравнения движения вязкой жидкости в частных производных скоростей (уравнений Навье-Стокса).
50 Уравнения Навье-Стокса в цилиндрических координатах и компонентах вихря (вязкий аналог уравнений Громеки-Лэмба).
51. Замыкание систем дифференциальных уравнений движения вязкой жидкости. Граничные и краевые условия.
52. Вывод уравнения Бернулли для течения реальной жидкости.
53. Геометрическая и физическая интерпретация уравнения Бернулли для течения реальной жидкости. Пьезометрический и скоростной напор, удельная энергия потока, гидродинамический напор, гидравлические потери, пьезометрический и гидравлический уклон, напорная и пьезометрическая линия.
54. Ламинарное напорное движение жидкости в трубе. Распределение касательных напряжений, скоростей, угловых скоростей вихря, коэффициенты Кориолиса и Буссинеска.
55. Основное уравнение равномерного движения жидкости. Гидравлические потери при ламинарном напорном движении жидкости в трубе. Формула Дарси-Вейсбаха, закон Пуазейля-Гагена.
56. Ламинарное безнапорное движение жидкости в слое на наклонной плоскости. Распределение касательных напряжений, скоростей, угловых скоростей вихря, коэффициенты Кориолиса и Буссинеска.
57. Гидравлические потери при ламинарном безнапорном движении жидкости в слое на наклонной плоскости. Коэффициент и формула Шези. Связь коэффициента Шези с коэффициентом гидравлического сопротивления по длине. Связь формул Дарси-Вейсбаха и Шези. Глубина ламинарного потока при равномерном безнапорном движении в слое на наклонной плоскости.
VI. ДИНАМИКА ТУРБУЛЕНТНЫХ ТЕЧЕНИЙ.
58. Особенности турбулентного течения, отличающие его от ламинарного. Осредненная местная скорость и пульсации скорости. Процедура осреднения.
59. Преобразование уравнений Навье-Стокса в уравнения Рейнольдса.
60. Уравнение неразрывности при турбулентном движении среды.
61. Дивергентная форма уравнений Рейнольдса. Тензор Рейнольдсовых напряжений.
62. Уравнения Рейнольдса в цилиндрических координатах. Уравнения Тейлора.
63. Замыкание уравнений Рейнольдса. Полуэмпирические теории турбулентности. Турбулентная (виртуальная) вязкость и вихревая вязкость. Формулы Прандтля для рейнольдсовых напряжений и длины пути перемешивания.
64. Турбулентное напорное движение жидкости в трубе. Распределение касательных напряжений, осредненных скоростей, осредненных угловых скоростей вихря, коэффициенты Кориолиса и Буссинеска.
65. Пристенный ламинарный слой, гидравлически гладкие и шероховатые трубы. Динамическая скорость.
66. Гидравлические потери по длине при турбулентном напорном движении жидкости в трубе. Опыты Никурадзе. Зоны сопротивле¬ния. Расчетные формулы коэффици¬ента гидравлического трения .
67. Турбулентное безнапорное движение жидкости в слое на наклонной плоскости. Распределение касательных напряжений, осредненных скоростей, осредненных угловых скоростей вихря, коэффициенты Кориолиса и Буссинеска.
68. Гидравлические потери по длине при турбулентном безнапорном движении жидкости в слое на наклонной плоскости. Опыты Зегжда. Коэффициент Шези при турбулентном движении, формулы Павловского и Маннинга. Глубина турбулентного потока при равномерном безнапорном движении в широком канале.
VII. ОДНОМЕРНЫЕ ТЕЧЕНИЯ.
69. Определение одномерных течений, виды одномерных течений.
70. Законы сохранения и их интегральные формы.
71. Гидравлические потери по длине и местные потери напора при напорном течении жидкости в трубах. Формулы Вейсбаха и Дарси-Вейсбаха.
72. Теорема Борда-Карно.
73. Истечение жидкости из отверстия в тонкой стенке. Коэффициенты скорости, сжатия и расхода, их зависимость от числа Рейнольдса. Совершенное и несовершенное сжатие. Определение расхода и скорости истечения. Истечение под уровень.
74. Безотрывный режим истечение жидкости из насадка. Коэффициенты скорости, сжатия и расхода. Определение расхода и скорости истечения. Вакуум в насадке.
75. Опорожнение призматического резервуара.
76. Вывод основного дифференциального уравнения плавно изменяющегося движения жидкости в открытом русле или канале. Удельная энергия сечения.
77. Призматическое русло. Вывод второй формы основного дифференциального уравнения плавно изменяющегося движения жидкости в широком призматическом русле.
78. Анализ второй формы основного дифференциального уравнения плавно изменяющегося движения жидкости в широком призматическом русле. «Нормальная» и «критическая» глубина, условия минимума удельной энергии сечения, «спокойное» и «бурное» состояние потока.
79. Исследование форм свободной поверхности в открытом канале при прямом уклоне. Кривые подпора и спада.
80. Движение грунтовых вод. Скорость фильтрации, порозность и объемная пористость грунта. Закон Дарси.
81. Напорная фильтрация при параллельном и последовательном расположении фильтрующих слоев грунта.
82. Приток к артезианским и грунтовым колодцам. Кривые депрессии. Дебит и удельный дебит артезианской и грунтовой скважин.
83. Безнапорное движение грунтовых вод. Формы свободной поверхности при безнапорной фильтрации, кривые депрессии.
VIII. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ.
84. Численное моделирование гидравлических явлений, задачи численного моделирования. Метод конечных разностей при численном моделировании движения вязкой жидкости. Блок-схема метода.
85. Вывод дифференциального уравнения переноса вихря в переменных вихрь – функция тока.
86. Дифференциальные уравнения Пуассона для функции тока и для давления.
87. Конечно-разностная сетка, пространственно-временные узлы. Конечно-разностные сеточные формулы частных производных в виде центральных разностей.
88. Конечно-разностные формы уравнений переноса вихря, Пуассона и компонент скорости. Методы решения «сеточных» уравнений.
89. Три основных подхода к численному моделированию турбулентных течений. Метод прямого численного моделирования (DNS), метод моделирования крупных вихрей (LES) и метод осреднения уравнений Навье-Стокса по Рейнольдсу (RANS).
90. Гидравлическое моделирование и его задачи. Гидродинамическое подобие потоков.
91. Основной закон динамического подобия механических систем (закон Ньютона). Числа Струхаля, Фруды, Эйлера и Рейнольдса. Физический смысл критериев.
92. Метод инспекционного анализа. Условия однозначности. Вывод нормированных уравнений Навье-Стокса.
93. Полное и частичное (приближенное) подобие. Масштабная несовместимость критериев. Определяющие критерии подобия.
94. Автомодельность, зоны автомодельности. Определяющие критерии подобия потоков в зонах автомодельности при напорном и безнапорном движении жидкости.
95. Метод анализа размерностей ( -теорема). Вывод критериального уравнения методом анализа размерностей.
Год: 2014
Страниц: 5
Формат: Word.
· Скачать Вопросы для подготовки к промежуточному и итоговому контролю по Гидравлики (24.88 Kb)
