Рабочая программа дисциплины опд. Ф. 08 «Гидрогазодинамика» (код и наименование)

Вид материала

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6

8. Контроль качества усвоения дисциплин

8.1. Контрольные вопросы для самопроверки

8.1.1 Дать качественное описания ламинарному, переходному и

турбулентному режимам течения.

8.1.2 Может ли линия тока совпадать с траекторией движения жидкой

частицы при турбулентном режиме течения?

8.1.3 Объясните, почему ламинарный режим течения не может переходить в

турбулентный, минуя переходный?

8.1.4 Почему наличие пульсации скоростей в турбулентном потоке приводит

к интенсивному перемешиванию жидкости?

8.1.5 Масштабом турбулентности называется среднее расстояние, на которое

перемещается турбулентный моль за время действия пульсации ско-

рости. Найдите масштаб турбулентности, используя π-теорему.

8.1.6 Имеет ли смысл увеличивать число величин с базовой размерностью

при анализе процессов посредством π -теоремы с целью уменьшения

числа комплексов?

8.1.7 С помощью π - теоремы найдите масштабы сил инерции и трения и

покажите, что число Рейнольдса характеризует отношение сил инерции

и сил трения.

8.1.8 Примените π -теорему для нахождения безразмерных комплексов, от

которых будет зависеть скорость падения камня в вязкой жидкости.

8.1.9 Труба в поперечном сечении имеет форму эллипса с полуосями а и Ь.

Вычислите гидравлический диаметр сечения.

8.1.10 Поперечное сечение трубы - равносторонний треугольник со стороной

а. Вычислите гидравлический диаметр.

8.1.11 Покажите, что для круглоцилиндрической трубы гидравлический

диаметр совпадает с геометрическим диаметром.

8.1.12 По адиабатической трубе течет поток вязкой жидкости. Изобразите

график зависимости числа Рейнольдса от длины трубы.

8.1.13 Поток течет вдоль расширяющейся трубы. Что происходит с числом

Рейнольдса - оно увеличивается или уменьшается?

8.1.14 Поток движется вдоль сходящейся трубы. Что происходит с числом

Рейнольдса?

8.1.15 Чем отличается живое сечение от поперечного? Когда они совпадают?

Всегда ли в потоке существует живое сечение?

8.1.16 Как изменяется масштаб турбулентности с увеличением чисел Re?

8.1.17 Предложите способы искусственной ламиниризации турбулентного

потока.

8.1.18 Какими способами можно турбулизировать ламинарный поток?

8.1.19 Как скажется на масштабе турбулентности (см. вопрос 4) введение в

поток мелкодисперсного порошка, например резиновой крошки?

8.1.20 Как связаны силы инерции при ламинарном и турбулентном режимах

течения?

8.1.21 Что происходит с силами инерции и трения с увеличением чисел

Рейнольдса — уменьшаются силы трения или увеличиваются силы

инерции?

8.1.22 Какой поток более выгоден с точки зрения минимальных сил трения —

ламинарный или турбулентный?

8.1.23 На зовите виды расходов жидкости. Как они связаны друг с другом?

8.1.24 Горизонтальная трубка тока с идеальной жидкостью расширяется по

потоку. Как зависит давление в такой трубке от длины? Как изменится

результат, если трубка тока будет сходящейся?

8.1.25 Может ли скоростной напор быть больше пьезометрического, если

полный напор, подсчитанный по избыточному давлению, равен нулю?

8.1.26 Изобразите графики зависимостей полного, пьезометрического и

скоростного напоров для экспериментальной для трубы постоянного

сечения, если жидкость идеальная. Как изменится результат, если

обратить течение?

8.1.27 Идеальная жидкость движется в горизонтальной прямоугольной,

изогнутой по кольцу, трубе. Изобразите эпюру скоростей в одном из

поворотных сечений трубы.

8.1.28 Как с помощью уравнения Бернулли объяснить сжатие истекающей из

сосуда струи?

8.1.29 Как преобразовать удельную кинетическую энергию потока в удель-

ную потенциальную энергию давления? Возможно ли 100%-ое

преобразование в случае идеальной жидкости?

8.1.30 Как в уравнении Бернулли учесть энергию поверхностного натяжения?

Укажите все ограничения на уравнение Бернулли элементарной

Струйки идеальной жидкости. Возможно ли вихревое течение

идеальной жидкости?

8.1.31 Объясните, почему скорость, определенная по показаниям трубки

Пито, больше средней скорости потока, рассчитанной по расходу?

8.1.32 Покажите с помощью уравнения Бернулли, что трубка Пито измеряет

сумму пьезометрического и скоростного напоров.

8.1.33 Зависит ли точность показания трубки Пито от диаметра трубки?

Сформулируйте ответ на тот же вопрос для пьезометрической трубки.

8.1.34 Статическое избыточное давление в потоке 1000 Па. С какой точно-

стью можно измерить это давление пьезометром, отградуированным в

мм? Как зависит точность измерения от вида жидкости в пьезометре?

8.1.35 Применимо ли уравнение Бернулли в форме (6) для условия невесомости?

Имеет ли смысл в этих условиях «напорная» терминология?

8.1.37 Может ли полный напор в потоке вязкой жидкости быть монотонно

возрастающей функцией длины трубопровода?

8.1.38 В вертикально сходящейся сверху вниз трубке тока движется поток

идеальной жидкости. В потоке находится воздушный пузырек. Куда

и при каких условиях будет перемещаться пузырек?

8.1.39 В вертикальной круглоцилиндрической трубе течет сверху вниз поток

вязкой жидкости. Изобразите графики зависимости полного,

скоростного и пьезометрического напоров по длине трубы.

8.1.40 В бесконечно сходящейся трубке течет поток идеальной жидкости.

Согласно уравнению расходов скорость жидкости должна неограни-

ченно возрастать. Какой физический процесс сделает достижение

бесконечно большой скорости невозможным?

8.1.41 Сформулируйте понятие идеальной жидкости. Применимы ли к потоку

идеальной жидкости такие понятия, как ламинарный, турбулентный, не

установившийся, равномерный, однородный, вихревой, безнапорный,

стационарный?

8.1.42 Вода имеет скорость 5 м/с и находится под избыточным давлением 10

кПа. Какое значение имеет удельная кинетическая и удельная

потенциальная энергия?

8.1.43 По ошибке трубку Пито установили по потоку идеальной жидкости.

Что она покажет в этом случае?

8.1.44 Два потока (воды и ртути) имеют одинаковую скорость 5 м/с. Какой из

этих потоков обладает большей удельной кинетической энергией?

8.1.45 Какую величину измеряет трубка Пито: Р/γ + U²/2g или Р/γ + αU²/2g?

8.1.46 Каким условиям при выборе должна удовлетворять плоскость сравнения?

8.1.47 Имеется сжатый воздух с избыточным давлением 1 кг/см². В герметич-

ной емкости требуется получить давление 0,1 кг/см². Как это можно

осуществить?

8.1.48 Изобразите в поперечном сечении свободную поверхность реки.

8.1.49 Почему плывущие по реке предметы всегда прибивает к берегу?

8.1.50 Представьте, что на третьей планете № 61 «Лебедь» (ближайшая к нам

звезда) существует цивилизация и что им стало известно «уравнение

Бернулли». Чем их уравнение должно отличаться от «уравнения

Бернулли»?

8.1.51 При проведении опытов Вы, вероятно, заметили, что показания трубок

Пито и пьезометров «плавают». Чем объяснить такое поведение свободных поверхностей в трубках?

8.1.52 Справедлив ли «закон сообщающихся сосудов» для двух соседних

пьезометрических трубок?

8.1.53 Справедлива ли формула Дарси для пуазейлева течения?

8.1.54 Каков физический смысл коэффициента гидравлического трения?

8.1.55 Почему при выводе уравнения равномерного движения жидкости в

трубе не учитывались силы трения на основаниях элементарного

цилиндра?

8.1.56 На оси трубы напряжение трения равно нулю, поэтому жидкие частицы,

движущиеся вдоль оси, не испытывают сопротивления, что возможно

только в идеальной жидкости. Согласно уравнению Бернулли давление

вдоль осевой линии тока должно быть постоянным, а в опыте можно

видеть уменьшение давления вдоль трубопровода. Объясните это

противоречие.

8.1.57 Изобразите графики зависимости λ. и τw, от средней скорости потока в

трубе.

8.1.58 Почему в жидкостном законе Ньютона (6) перед производной скорости

проставлен знак « - »?

8.1.59 Поясните сущность гипотезы прилипания жидкости.

8.1.60 Почему при выводе формулы (7) коэффициент принимался постоянным?

8.1.61 Получите формулу (7) из уравнения движения вязкой жидкости

(уравнение Навье-Стокса).

8.1.62 При вычислении средней скорости турбулентного потока по соотношению (20) интервал интегрирования был [0,R]. Но логарифмический

закон не справедлив в области вязкого подслоя, которая входит в этот

интервал. Допущена ли в расчете ошибка? Обоснуйте возможность

примененного 1 подхода.

8.1.63 Предложите алгоритм вычислительной процедуры коэффициента гид-

равлического трения по формулам Никурадзе. Напишите на известном

Вам языке программирования подпрограмму расчета коэффициента λp

по формулам Никурадзе.

8.1.64 Покажите, что при выступах микронеровностей поверхности в турбу-

лентном ядре происходит дополнительная потеря механической (какой

именно составляющей) энергии потока.

8.1.65 Из указанных в тексте границ трех режимов течения турбулентного

потока выведите формулы для предельных чисел Re зон сопротивления.

8.1.66 Справедлив ли степенной закон сопротивления (30) для пятой зоны

сопротивления?

8.1.67 Функция z = f(x,y) называется автомодельной, если в некотором под-

множестве области определения перестает зависеть от одной из

независимых переменных. Укажите область автомодельности закона

сопротивления по числу Re, по коэффициенту Δ.

8.1.68 Выведите формулу типа Блазиуса для чисел Re = 2 • 10⁶ и Re= 4 • 10² .

Сравните по точности расчета Вашу формулу с общепризнанными.

8.1.69 Постройте график зависимости hf = F(v). Покажите, что этот график

описывается степенной кривой типа hf= k(v)v^m Найдите значения k(v) и

m(v) по всем зонам сопротивления. Обоснуйте название пятой зоны

сопротивления как зоны квадратичного закона сопротивления.

8.1.70 Дайте определение понятию «закон сопротивления».

8.1.71 Покажите с применением л-теоремы, что в общем случае коэффициент

гидравлического трения является функцией двух переменных, т. е.

λ=λ(Δ,Re )

8.1.72 Какими причинами обусловлены местные потери напора?

8.1.73 Почему в уравнении (2) перед давлением поставлен знак « - »?

8.1.74 Как направлены напряжения трения на ограничивающей поверхности

рисунка 1?

8.1.75 Почему коэффициент Буссинеска в уравнении (6) можно принять

равным I?

8.1.76 Изложите механизм возникновения местных потерь.

8.1.77 Из каких видов местных сопротивлений состоит сколь угодно сложное

местное сопротивление?

8.1.78 Какая связь между коэффициентом местного сопротивления Cf и

коэффициентом гидравлического трения?

8.1.79 Каков физический смысл числа Эйлера?

8.1.80 Покажите справедливость формулы (8) из анализа размерностей или π-

теоремы.

8.1.81 Каков физический смысл коэффициента ξ?

8.1.82 Перечислите допущения, принятые при выводе формулы Борда.

8.1.83 Известны графики зависимости двух различных местных

сопротивлений от чисел Рейнольдса. Эти сопротивления

последовательно устанавливают в трубопроводе, проводят опыты с

целью определения коэффициента ξΣ. Что Вы можете сказать о

графике ξ= f(Re)?

8.1.84 Постройте семейство кривых ξ= f(Re)для вентиля при различных углах

открытия барашки.

8.1.85 Объясните с точки зрения закона сохранения энергии равенство ед.

коэффициента сопротивления внезапного расширения потока.

8.1.86 Можно ли говорить о потерях напора в местном сопротивлении в

условиях невесомости?

8.1.87 Постройте график ξ= f(Re) для одного и того же сопротивления при

различных температурах жидкости.

8.1.88 Объясните нестационарность показаний пьезометров, установленных на

местных сопротивлениях, во время проведения опытов.

8.1.89 Если учесть коэффициенты Буссинеска в формуле Борда, то это

приведет к увеличению или уменьшению ξ?

8.1.90 Объясните механизм вихреобразования в местном сопротивлении.

8.1.91 Как по результатам опытов по измерению ξ определить коэффициент

а1?

8.1.92 Справедлива ли формула (12) для нестационарного течения?

8.1.93 Основные элементы насосной установки.

8.1.94 Характеристика насоса. Номинальный режим работы насоса.

8.1.95 Допустимая область работы насоса.

8.1.96 Расширение области применения насоса.

8.1.97 Допустимая высота всасывания.

8.1.98 Характеристика сети.

8.1.99 Совместная работа насоса и сети.

8.1.100 Элементы простейшего гидропривода.

8.1.101 Схема управления гидроприводом.

8.1.102 Алгоритм проектирования гидропривода.

8.1.103 Гидравлические и пневматические системы, закон движения и

равновесия жидкостей и газов.

8.1.104 Классификация гидро - и пневмопередач, области их применения.

8.1.105 Гидравлические и пневматические системы.

8.1.106 Коэффициент полезного действия гидро- и пневмоприводов, методы

расчета чисел и усилий в приводах.

8.1.107 Особенности конструкций и расчетов на безопасность, прочность, на-

дежность и производительность, схемы воздухо- и водоснабжения

предприятий автомобильного транспорта, эксплуатация, обслужива-

ния.

8.2 Вопросы к зачету

Основные понятия и определения. Параметры потока. Свойства

жидкостей, газов и паров. Основные термодинамические соотношения.

Особенности двухкомпонентных и двухфазных течений. Особенности

гомогенного течения газа с постоянной концентрацией примесей. Двухфазное течение при фазовом равновесии. Двухфазное течение с полным переохлаждением. Влияние переохлаждения на коэффициент расхода.

Элементы кинематики сплошных сред. Методы изучения движения

жидкости. Линии тока и вихревые линии. Деформация и вращение

жидкой частицы. Теорема Гельмгольца.

Тепловой скачок при подводе теплоты к потоку. Зависимость между

безразмерными скоростями до и после теплового скачка. Уравнения скачка конденсации. Степень повышения давления в скачке конденсации.

Вязкость жидкостей и газов. Реальная и идеальная (невязкая) жидкости

жидкости. Поверхностные и массовые силы. Тензор напряжений для

вязкой и идеальной жидкости. Закон Паскаля.

Особенности распространения слабых возмущений в дозвуковых и

сверхзвуковых потоках. Волны возмущения и характеристики. Угол

Маха. Уравнение характеристик в плоскости течения.

Жидкость в поле силы тяжести. Равновесие вращающейся жидкости.

Закон Архимеда. Равновесие сжимаемой жидкости. Атмосфера в поле силы тяжести.

Плоскость годографа. Диаграмма характеристик. Расчет простейших

сверхзвуковых течений. Образование скачков уплотнений. Ударная

поляра и диаграмма ударных поляр. Обтекание тел сверхзвуковым потоком.

Общая интегральная форма уравнений количества движения.
Закон Хагена-Пуазейля. Универсальные законы распределения скорости. Уравнение Рейнольдса для турбулентного течения несжимаемой жидкости. Турбулентное течение в трубах.
Общая интегральная форма уравнений момента количества движения.
Универсальные законы сопротивления для гладких труб. Гидравлическое сопротивление трубопроводов. Различные виды местных сопротивлений. Сопротивление при внезапном изменении площади каналов.
Теория физического подобия. Теория размерности формулы Фурье. Определяющие параметры, -теорема подобия.

8.2.14 Особенности турбулентного течения. Степень турбулентности.

8.2.15 Критерии подобия и моделирования. Роль подобия в теоретических

и экспериментальных исследованиях.

8.2.16 Трение при турбулентном течении. Статистические характеристики

турбулентности.

8.2.17 Общее уравнение энергии в интегральной форме.

8.2.18 Ламинарное установившееся течение вязкой жидкости в трубах.

8.2.19 Общее уравнение энергии в дифференциальной форме.

8.2.20 Распределение скоростей в поперечном сечении. Безразмерный

коэффициент сопротивления.

8.2.21 Одномерное установившееся движение жидкости. Роль одномерного

анализа при решении технических задач. Основные уравнения. Скорость

звука. Различные формы уравнения энергии. Изоэнтропийное течение.

Параметры торможения и критические параметры. Газодинамические

функции и газодинамические таблицы. Критический расход. Суживаю-

щее сопло и сопло Лаваля. Режимы течения и изменение параметров

потока по длине сопла Лаваля. Переменный режим работы суживающе-

гося сопла.

Отрыв пограничного слоя. Схема отрыва. Особенности отрыва ламинарного и турбулентного пограничного слоя. Сила сопротивления и безразмерный коэффициент сопротивления. Хорошо и плохо обтекаемые тела.
Одномерные течения при различных воздействиях на поток. Установившееся течение сжимаемой вязкой жидкости в теплоизолированной трубе постоянного сечения. Критическая длина трубы. Распределение скоростей и давлений вдоль трубы. Течение идеальной сжимаемой жидкости в канале с постоянной площадью поперечного сечения и прямым скачком уплотнения. Расчет параметров течения в сопле Лаваля со скачком уплотнения.
Крыловидные профили и аэродинамические решетки. Закон сопротивления для цилиндра. Кризис сопротивления плохо обтекаемых тел. Парадокс Даламбера. Минимизация сопротивления при обтекании тел в раз- личных технических задачах.
Уравнение количества движения в форме Громеки – Ламба. Вихревое

и безвихревое течения. Соотношения Коши-Римана. Уравнение Бернулли и интеграл Коши-Лагранжа. Начальные и граничные условия уравнений идеальной жидкости. Функция тока, потенциал скорости и их свойства. Комплексный потенциал и комплексная скорость.

Гипотеза о пограничном слое. Основные особенности и допущения. Распределение скоростей в пограничном слое. Дифференциальное уравнение пограничного слоя для установившегося течения несжимаемой жидкости.
Однородный поток, сток (исток), вихрь и диполь на плоскости. Применение теории функций комплексного переменного к расчету потоков. Обтекание цилиндра установившимся потоком идеальной жидкости на плоскости. Теорема Жуковского о подъемной силе. Вихри в идеальной жидкости.
Интегральное соотношение для пограничного слоя (уравнение Карма-

на). Условные толщины пограничного слоя. Расчет ламинарного и

турбулетного пограничного слоя на пластине. Коэффициенты трения и

потери энергии при обтекании пластины.

8.2.29 Уравнение движения для вязкой несжимаемой жидкости.

9 Протокол согласования рабочей программы с последующими дисциплинами учебного плана

Таблица 9.1

Наименование дисциплин, изучение которых опирается на данную дисциплину	Кафедра	Предложения об изменениях в пропорциях материала, порядка изложения	Принятое решение кафедрой, разработавшей программу (протокол, дата)
1	2	3	4
Теоретические основы теплотехники	Э и Э	замечания учтены	программу утвердить (протокол № от )

СОГЛАСОВАНО

Зав. кафедрой ОПД __________________ Е. В. Баширова

Зав. кафедрой Э и Э __________________ Г. Н. Синицина

Blog

Рабочая программа дисциплины опд. Ф. 08 «Гидрогазодинамика» (код и наименование)