[Росдистант] Механика жидкости и газа (ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА) Росдистант ТГУ

Вашему вниманию представлены Лабораторные работы по учебному курсу "Механика жидкости и газа" (Росдистант),

Лабораторные работы были выполнены и оценены преподавателем на высокий балл.

Практическое задание для допуска к виртуальным лабораторным работам

УРАВНЕНИЕ Д. БЕРНУЛЛИ 

(экспериментальное изучение и практическая реализация)

Цель работы: ознакомиться и понять смысл уравнения Бернулли, уметь применять его для решения практических задач гидродинамики.

Схема лабораторной установки

Работа производится на установке, представленной на рис. 1.

Программа работы

1. Проследить за изменением величины потерь напора по длине исследуемой трубы и характером уклонов.

2. Уяснить значение трубки Пито.

3. Построить график изменении напоров.

4. Ответить на контрольные вопросы.

Лабораторная работа 1

«Определение гидростатического давления жидкости»

Тема. Общие законы управления статики жидкостей: гидростатическое давление и его свойства, виды давления жидкости.

Методические указания

Все жидкости на Земле находятся под давлением поверхностных и массовых сил.

К поверхностным относятся силы, действующие на поверхность, отделяющую рассматриваемый объём жидкости от газовой или твёрдой фазы. Например, сила давления атмосферного воздуха или поршня на поверхность жидкости.

К массовым относятся силы, направления и величина которых обусловлены массой самой жидкости. Например, сила тяжести, силы инерции, центробежная, центростремительная и т. п.

Наиболее простым и часто встречающимся в природе и технике случаем равновесия (покоя) жидкости является равновесие под действием одной поверхностной силы (силы давления на свободную поверхность жидкости) и одной массовой силы (силы тяжести).

В результате действия этих сил внутри жидкости возникает давление, которое в любой точке определяется как

Лабораторная работа 2 «Сила давления жидкости на плоскую поверхность»

Тема. Общие законы и управления статики жидкостей: силы гидростатического давления на различные геометрические поверхности.

Методические указания

Сила давления на плоскую поверхность представляет собой равнодействующую всех единичных сил на эту поверхность. Обозначается F и измеряется в ньютонах или других единицах силы. Сила давления определяется произведением гидростатического давления в центре тяжести поверхности на ее площадь:

Цель работы:

1. Определение силы суммарного давления воды на плоскую стенку.

2. Расчет положения центра давления.

3. Построение эпюры давления и вычисление ее объема.

Работа выполняется на опытной установке, изображенной на рис. 2.2.

Порядок выполнения работы

В резервуар наливают до определенного уровня воду. Силой давления воды и силой собственной тяжести крышка закрывает сечение трубы. На площадку, закрепленную на тросе, устанавливают груз Gгр. Затем через спускной кран воду из резервуара выливают. Когда момент силы тяжести груза Gгр относительно оси 0 станет больше суммы моментов силы давления воды на крышку и силы тяжести крышки, последняя откроется, и вода потечет по трубе квадратного сечения.

При проведении работы необходимо определить массу груза Gгр и измерить по водомерной трубке глубину Н воды в резервуаре в момент полного открытия крышки.

Лабораторная работа 3 «Определение динамических коэффициентов для оценки расхода жидкости»

Тема. Гидродинамика трубопроводов: определение гидродинамических параметров потока движущейся жидкости при прохождении через измерительные приборы, представляющие местные сопротивления.

Опыт 1. Диафрагма

Определение расхода производят не только объёмным методом, который в производственных условиях практически не применяют, но и с помощью различных расходомерных приборов. В промышленности наиболее распространены мерная шайба, или диафрагма, и водомер Вентури.

Диафрагма (рис. 3.1) представляет собой пластинку, имеющую большое центральное отверстие. Эта пластинка ставится в трубопровод нормально к направлению движения воды и укрепляется с помощью фланцев. Жидкость, протекая через отверстие диафрагмы, приобретает скорость движения бо́льшую, чем до этого отверстия. Следствием изменения скорости движения является падение давления, строго соответствующее изменению скорости. Таким образом, измеряя с помощью жидкостного дифференциального манометра изменение давления в жидкости и зная диаметры отверстия диафрагмы и трубопровода, можно определить расход.

Лабораторная работа 4 «Построение напорной и пьезометрической линий для трубопровода сопротивления» 

Тема. Гидродинамика трубопроводов: интерпретация параметров уравнения Д. Бернулли в трубопроводе с местными сопротивлениями.

Методические рекомендации

 Полная удельная энергия жидкости в рассматриваемом сечении (напор) для установившегося потока определяется суммой удельных кинетической и потенциальной энергий:

где z – удельная энергия положения (может быть представлена расстоянием от плоскости сравнения до оси потока) (геометрический напор), м; p/ρg – удельная энергия давления (высота поднятия жидкости в пьезометре (пьезометрический напор) м; v^2/2g – удельная кинетическая энергия (скоростной напор), м.

Известно, что при движении вязкой жидкости ее напор уменьшается вниз по течению, так как часть потенциальной энергии расходуется на преодоление сопротивлений. Если удельная потенциальная энергия, израсходованная жидкостью на преодоление сопротивлений между первым и вторым сечениями, равна hтр, то уравнение Бернулли, связывающее удельные полные энергии в этих двух сечениях, будет иметь вид (4.2). Полная удельная энергия жидкости в рассматриваемом сечении (напор) для установившегося потока определяется суммой удельных кинетической и потенциальной энергий: