Литература: [6], с. 34—48, 51—57; [7], с. 69—72, 74—77, 82—115. 120—123, задачи, с. 115—120; [8], с. 61—70, 70—86; [13], е. 28—38.
Изучить законы движения жидкости, а также взаимодействия между жидкостью и твердыми телами при их относительном движении. Рассмотреть два аналитических метода исследования движения жидкости — метод Лагранжа и метод Эйлера. Уметь определять скорость, гидродинамическое давление, их взаимосвязь и сопротивление' движению жидкости. Уяснить отличие между установившимся и неустановившимся движением, равномерным и неравномерным.
Уметь выводить дифференциальные уравнения движения идеальной (невязкой) жидкости (уравнения Эйлера).
Рассмотреть струйную модель движения жидкости (поток, состоящий из совокупности элементарных струек, имеющих различные скорости). Изучить понятия траектории, линии и
трубки тока элементарной струйки, элементарного расхода, живого сечения струйки.
Дать определение элементам потока: живому сечению, смоченному периметру, гидравлическому радиусу, эквивалентному диаметру. Уяснить, на какие три группы делятся потоки по характеру движения, чем отличаются напорные и- безнапорные потоки и струи. Дать определение расхода и средней скорости потока. Иметь представление о действительной эпюре скоростей и эпюре средней скорости течения и уметь их строить. Выяснить, в чем различие между местной и средней скоростями. Дать определение плавноизменяющегося движения.
Ознакомиться с потоками, в которых не образуются разрывы. Запомнить, что расход, проходящий через все живые сечения потока, остается постоянным, несмотря на то, что в каждом сечении средняя скорость и площадь живого сечения могут изменяться. Уделить внимание изучению уравнения неразрывности для элементарной струйки установившегося потока несжимаемой жидкости, рассмотреть уравнение неразрывности (уравнение постоянства расхода или уравнение объемного расхода) для всего потока несжимаемой жидкости при установившемся движении. После изучения уравнения неразрывности потока, которое является одним из основных уравнений гидродинамики, необходимо приступить к изучению уравнения Даниила Бернулли — фундаментального уравнения технической гидродинамики. Первоначально рассмотреть уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости, полученное им в 1738 году и устанавливающее зависимость между скоростью и давлением в различных сечениях одной и той же элементарной струйки. Научиться выводить это уравнение из закона кинетической энергии, после чего перейти к рассмотрению уравнения Бернулли для элементарной струйки вязкой жидкости. Осмыслить физическую сущность нового члена уравнения Бернулли hTP, появившегося при переходе от идеальной жидкости к реальной (вязкой). Понять физический смысл, энергетическую и графическую интерпретацию уравнения. Разобраться, что значит гидравлический и пьезометрический уклоны, что представляют собой и как строятся пьезометрическая и напорная линии.
При изучении уравнения Бернулли для установившегося движения потока реальной жидкости необходимо уяснить физический смысл коэффициента Кориолиса (коэффициента кинетической энергии потока, учитывающего неравномерность распределения скоростей по его живому сечению), а также хо-
рошо усвоить основные условия применимости уравнения Бер-нулли к потоку жидкости.
Научиться правильно выбирать сечения и плоскости сравнения, что значительно упрощает расчеты. После усвоения уравнения Бернулли можно перейти к рассмотрению основного уравнения равномерного движения жидкости и к выводу формулы Шези для определения средней скорости потока.
Вопросы, для самопроверки
1. В чем заключается различие исследований движения жидкости по методу Лагранжа и методу Эйлера?
2. Раскрыть понятие установившегося и неустановившегося движения жидкости.
3. Сформулировать, что такое линия тока и элементарная струйка жидкости.
4. Написать дифференциальное уравнение движения
идеальной жидкости.
5. Чем характеризуются напорные и безнапорные потоки жидкости, струи?
6. Что понимается под местной и средней скоростями движения жидкости?
7. Привести уравнение неразрывности для потока несжимаемой жидкости.
8. Привести уравнение Бернулли и объяснить физический и геометрический смысл его членов.
9. Назвать условия применения уравнения Бернулли.
10. Дать определение пьезометрического уклона.