Меню Закрыть

Гидравлика

Гидравлика занимается изучением законов равновесия и движения жидкостей и разрабатывает методы применения этих законов в практической деятельности. Инженерная гидравлика, в свою очередь, занимается решением различных инженерных задач в области водоснабжения и водоотвода.

Гидравлика

Основными её задачами считаются постройка и обслуживание гидротехнических сооружений (плотин, шлюзов, каналов и трубопроводов), работа гидротехнических машин (главным образом турбин и насосов), а также исследование особенностей работы в потоке жидкости различных механизмов — например, вентилей и клапанов. Законы и различные расчётные методы гидравлики применяются также в мелиорации, водоснабжении и на водном транспорте.

Механики жидкостей

Механика жидкостей, или гидромеханика (иногда её называют механикой жидкостей и газов — гидроаэромеханикой) изучает состояния равновесия и движения жидких тел под воздействием внешних сил — вопросами равновесия занимается гидростатика, а движением — гидродинамика.

Краны шаровые
Все системы отопления, водоснабжения и канализации в наших домах имеют непосредственное отношение к гидравлике.

Учитывая особенности жидкостей (молекулы физических тел в жидком состоянии неупорядочены, однако взаимодействуют между собой), исследования в этой области нельзя ограничивать теоретическими методами, поэтому научные работы по механике жидкостей почти всегда связаны с большим количеством экспериментов.

История открытий

Само слово «гидравлика» произошло от сочетания греческих слов hydor -«вода» и aulos — «труба», что означало вначале учение о движении воды по трубам. Начало исследованиям механики жидкостей было положено ещё в древности: значительный вклад в развитие этой науки сделал знаменитый древнегреческий учёный Архимед (III в. до н. э.).

В его теорию равновесия жидкостей и результаты экспериментов с жидкими телами современная наука смогла внести лишь незначительные поправки. Новый толчок развитию гидромеханики дали работы Леонардо да Винчи (он разработал проекты различных гидравлических машин, в том числе центробежного насоса), Эванджелисты Торричелли (предложившего метод измерения скорости потока жидкости путём измерения её количества, которое за единицу времени выливается из отверстия) и Исаака Ньютона (он сформулировал закон внутреннего трения в жидкости).

Архимед
Архимед — ученый инженер, заложил основы гидростатики и механики

В XVIII столетии Даниил Бернулли и Леонард Эйлер разработали уравнения движения идеальной жидкости, а в первой половине XIX в. Анри Навье и Джордж Стокс независимо друг от друга вывели основное уравнение динамики вязких жидкостей.

Вторая половина XIX и XX век стали временем бурного развития механики жидкостей, чему способствовали труды таких учёных, как Осборн Рейнольдс и Людвиг Прандтль. Сегодня основные направления исследования — это движение жидкостей в пористых телах (т. н. фильтрация) и поведение движущейся жидкости в замкнутом пространстве (например, трубе).

Реология

В зависимости от своего состояния все материальные тела подразделяются на твёрдые и жидкие (изучением вторых как раз и занимается механика жидкостей). Тем не менее, это деление неоднозначно.

Если, скажем, в обычном состоянии гранитная или базальтовая скала представляет собой твёрдое тело, то в результате воздействия чрезвычайно большого (несколько сотен миллионов ньютон на 1 м2) давления она приобретает свойства очень вязкой жидкости (единица силы ньютон, которая обозначается символом Н, численно равна усилию, необходимому для того, чтобы придать телу массой 1 кг ускорение в 1 м/с.)

Изучением свойств подобных тел и занимается реология (от греч. rheos — течение и logos — знание), то есть наука о текучести вещества. Она рассматривает процессы, связанные с деформациями и течением самых разных вязких и пластических материалов.

Реология

Эти знания бывают очень важны при разработке технологий, проектировании туннелей и высотных зданий.
Трубопроводы широко используют в энергетике, химическом производстве, горнодобывающей промышленности, коммунальном хозяйстве и других отраслях.