Hidromehanika - Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci

  • View
    122

  • Download
    12

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Graevinski fakultetSveuilita u RijeciKolegij Hidromehanika3. godina- opi smjerSkripta zadatakaSkriptu izradili: prof.dr. Nevenka Oani, dipl.ing.gra.mr.sc. Barbara Karleua, dipl.ing.gra.Elvis ic, dipl.ing.gra.U Rijeci, dana 20 srpnja 2005.

Transcript

  • Graevinski fakultet Sveuilita u Rijeci

    Kolegij Hidromehanika 3. godina- opi smjer

    Skriptu izradili: prof.dr. Nevenka Oani, dipl.ing.gra .. mr.sc. Barbara Karleua, dipl.ing.gra. Elvis ic, dipl.ing.gra.

    U Rijeci, dana 20 srpnja 2005.

  • SADRAJ: 1. OPI POJMOVI FLUIDA

    1.1. Definicije i razdiobe 1.2. Agregatna stanja i razlike meu njima 1.3. Masa, gustoa, volumen, tlak 1.4. Fizikalna svojstva fluida 1.5. Naprezanja fluida - normalna i tangencijalna naprezanja 1.6. Viskoznost 1.7. Ostala svojstva kapljevine 1.8. IshlapUivanje i isparavanje fluida 1.9. Upotreba oznaka i jedinica SI sustava u hidromehanici DODATAK:

    1.1 O. Izotermiki termodinamiki podaci vode pri temperaturi od T=20C 1.11. Izotermiki termodinamiki podaci vode pri temperaturi od T=5C 1.12. Tablica gustoe za razliite materijale 1.13. Specifina topiina za raziiite materijale l.14. Tablica toplinskog koriaukfiviteta-za razHile materijale 1.15. Upotreba periodinog sustava elemenata na Internetu

    2. DIMENZIJSKA ANALIZA 2.1. Dimenzijska analiza- teorija 2.2. Rjeeni zadaci

    3. HIDROSTATIKA-STATIKA FLUIDA 3 .1. Hidrostatski tlak 32. Sila tlaka na ravne povrine 3.3. Sila tlaka na zakrivljene povrine 3.4. Principi mjerenja tlaka, ubrzanja i kutne brzine

    3 .4.1. Barometar - mjerenje apsolutnog tlaka 35. Spojne posude - princip zidarske vage 3.6. Ravnotea atmosfere DODATAK:

    3.7. Teita ravninskih tijela 37.1. Primjer izrauna teita sloenih prizmatinih tijela 3.7.2 Primjer izrauna ravninske plohe omeene parabolom 37.3. Primjer izrauna te.ita sloenih ravninskih ploha 3.7.4 .. Primjer izrauna teita sloenih ravninskih linija

    3.8. Momenti tromosti (inercije) 3.8.1. Momenti tromosti nekih ravninskih likova 3.8.2. Primjer izrauna momenta tromosti

    3.9. Rjeeni zadaci iz hidrostatike 3.1 O Relativno mirovanje fluida

    3 .10.1. Promjena tlaka pri relativnom mirovanju 3 10.2. Sluaj relativnog mirovanja pri translacij i 3.10.3. Sluaj relativnog mirovanja pri rotaciji 3 .I 0.4. Rjeeni zadaci

    311. Sile uzgona - Arhimedov zakon 3 ..11. L Sila uzgona na granici dvaju fluida 3.11.2. Stabilnost tijela u vodi

  • 1.11.3 .. Rjeeni zadaci sa primjenom sile uzgona 3 .11.4 .. Plutanje tijela i njihova stabilnost - rjeeni zadaci

    4. HIDRODINAMIKA 4 .. 1 .. Djelovanje sila na kapljevinu 4..2. Osnovne dinamike jednadbe strujanja kapljevine 4.J. Hidrodinamiki otpori - otpor povrine, otpor oblika 4.4.. Hidrodinamika sila- rjeeni zadaci 4.5. HIDROKINEMATIKA

    4.S. l. Jednadba neprekidnosti - jednadba kontinuiteta 45.2 .. Rjeeni zadaci

    4.6.. Idealna tekuina, primjena Be!nullijeve jednadbe - rjeeni zadaci 4.7.. Realna tekuina, primjena Bernullijeve jednadbe - rjeeni zadaci

    5. HIDRAULIKA OTVORENIH TO KOV A 5 .. 1. Hidraulika otvorenih kanala (korita)

    5.1 .. 1. StrujarJe sa slobodnom povrinom 5.1.2. Specifina energija presjeka .. Mimo, kritino i silovito strujanje 5..1.J. Ustaijeno strujanje

    5.1..3.1. Jednoliko ustaljeno strujanje 5 .1.3 .2. Ustaljeno nejednoliko strujanje u prizmatinim koritima 5.1.3.3. Ustaljeno nejednoliko strujanje u neprizmatinim koritima

    5 .. I .4. Rjeeni zadaci 5 . .2 .. Istjecanje preko preljeva i ispod zapomica

    5.2 .. 1 .. Istjecanje preko preljeva 5.2.1.1. Istjecanje preko preljeva praktinih profila krivolinijskih obrisa 5 . .2.1.2 Istjecanje preko preljeva sa irokim pragom

    5 .2 .2. Istjecanje ispod zapomica 5.2.2.L Nepotopljeno is~jecanje ispod zapomica 5.2.2.2. Potopljeno istjecanje ispod zapomica

    5.2.J. Istjecanje preko preljeva- rjeeni zadaci 5 .2 .4.. Istjecanje ispod zapomica - rjeeni zadaci

    5 J .. Hidrauliki (vodni) skok 5.J 1 .. Hidrauliki skok 5.J.2. Spregnute dubine 5 J.J. Visina i dubina hidraulikog skoka 5 J .4. Spajanje vodnih razina 5.3..5. Rjeeni zadaci

    6. HIDRAULIKA (STRUJANJE) PODZEMNE VODE 6 .. 1 .. Osnovni pojmovi i predpostavke 6..2.. Zakon laminamog procjeivanja - Darcyev zakon 63 .. Strujanje podzemne vode prema vodozahvatima

    6.J .. 1. Strujanje podzemne vode prema galeriji 632.. Strujanje podzemne vode prema zdencima

    6.3.2 .. L Strujanje podzemne vode prema obinom zdencu - zdenac sa slobodnim vodnim licem

    6.J.2.2. Strujanje podzemne vode prema artekom i subartekom zdencu - zdenci pod tlakom

    6.4 .. Potencijalno (bezvrtlono) strujanje, Darcyev zakon - rjeeni zadaci

    II u 11

  • 6.5 Strujanje podzemne vode prema vodozahvatima - rjeeni zadaci

    7. HIDRODINAMIKI OTPORI - OTPORI TIJELA 7 .1. Hidrodinamiki otpori povrine 7.2. Hidrodinamiki otpori oblika 7.3. Hidrodinamiki otpori valova 7.4. Otpori zraka pri gibanju tijela 7.5. Rjeeni zadaci

    8. FIZIKALNO MODELIRANJE - UVJETI SLINOSTI 8.1. Faze fizikalnog modeliranja 8.2. Uvjeti slinosti 8.3 Rjeeni zadaci

    III I

  • PREDGOVOR

    Ova skripta zadataka je nastala kao dopuna predavanjima iz kolegija Hidromehanika koja se slua na 3. godini Graevinskog fakulteta Sveuilita u Rijeci. Osnovna nakana ove skripte bila je pribliiti studentima osnovne pojmove iz podm~ja mehanike fluida, kako teoretski tako i eksperimentalno preko zadataka. Obrazloene su osnovne fizikalne osobine tekuina, osnovni pojmovi iz hidrostatike, kinematike i dinamike fluida. Pored toga, izneseni su i osnovni zakoni dinamike i kinematike, kao i primjena Bemullijeve jednadbe na idealnu i realnu (stvarnu) kapljevinu. Skripta sadri i osnovna naela teenja pod tlakom (vodoopskrbne cijevi, zdenci pod tlakom itd.) i teenja sa slobodnim vodnim licem (korita, kanali, preljevi, istjecanja ispod ustav.a, vodni skok itd.).. U okviru izlaganja o strujanju sa slobodnim vodnim licem (slobodnom povrinom) objanjeni su pojnovi specifine energije pre~jeka vodotoka, te mimo, kritino i silovito strujanje. Pored toga, danje teorijski prikaz pojave vodnog skoka i u svezi s time nain spajanja vodnih razina u ovisnosti o visini i obliku objekta, te nizvodnim uvjetima u koritu. Vrlo znaajan dio ove skripte upotpunjuju osnowi pojmQvi i_predp_o~tav}

  • POVIJESNI RAZVOJ MEHANIKE FLUIDA

    Arheoloki nalazi, rijetki izvorni crtei i stare legende dokazuju da je ve u prethistorijsko doba ovjek iskustvom pronalazio praktina 1jeenja brojnih problema mehanike fluida .. Izumio je splav, amac i brod, te veslo i jedro za pogon tih plovila, nauio gradnjom kanala i nasipa kontrolirati vodene tokove, navodnjavati i odvodnjavati zemlju, te spreavati poplave, izumio je strelicu s repnim stabilizatorom, kovaki mijeh, primitivno vodeniko kolo, primitivnu vjetrenjau itd.

    Poetak gradnje vodoopskrbnih objekata povezi-je s razvojem prvih stambenih naselja.. Poznati su podaci o izgradnji vodovoda oko

  • Nakon propasti Rimskog Carstva u kranskoj Evropi znanost je skoro tisuu godina stagnirala, ili

    ak i nazadovala. Grike su spoznaje o mehanici fluida zaboravljene, a velike su rimske hidrogradnje zaputene ili unitene. U arapskom je svijetu nastavljen razvoj hidraulikih strojeva i naprava; usavreno je vodeniko kolo i vjetrenjaa, izumljeni su neki novi hidrauliki automati.. poboljani su vodovodni ureaji itd.. Neke od tih pronalazaka Mauri su donijeli u panjolsku, a neke su, kao npr .. usavri:ifno vodeniko kolo kriati prenijeli u Evropu .. U srednjem vijeku nastaje zastoj u izgradnji vodoopskrbe. Poetci izgradnje vodovoda u evropskim gradovima zabiljeeni su krajem XII i poetkom XIII stoljea U naim krajevima znaajna je izgradaja vodovoda u Dubrovniku. Vodovod od izvora uinet do grada duljine oko 10 km izgraen je 1436 godine. Nakon vodovoda izgraena je velika Onomjevaesma u sreditu-Dubrovnika ..

    U XV st renesansa je oslobodila umjetnost i znanost od skolastikih stega, pa se i mehanika fluida ponovno poinje razvijati. Na osnovi promatranja prirode i fizikalnih pokusa opisllje u svojim radovima mnoge pojave hidrostatike, hidrodinamike i mehanike leta.. Prvi je postavio princip zakona kontinuiteta, a priblino je tono rastumaio relativno gibanje, prirodu valova na povrini vode, putanju slobodnog mlaza kapljevine, raspodjelu brzina u vrtlonom strujanju, protjecanje vode u otvorenim kanalima, stvaranje virova u podruju odjeljivanja strojnica itd .. Otlaio je strujni oblik :tijela i izradio nacrte razliitih

    hidraulikih strojeva, medu njima i centrifugalne pumpe, a kao veliki zagovornik eksperimentalnih metoda istraivanja predloio je postupke i mjerne instrumente za istraivanja u mehanici fluida ..

    Od renesanse do polovice XVII st gotovo svi radovi o mehanici fluida zasnivali su se na pokusima i neposrednom promatranju pojava .. Galileo Galilei {I 564--1642)

    ,;., bavio se hidrostatikom, te je naslutio da i kapljevine imaju vlanu vrstou, a prouavajui slobodni pad tijela zakljuio je da otpor zraka gibanju tijela raste s brzinom tijela i gustoom medija .. Evangelista Tonicelli (1608-1647), pronalaza barometra, postavio je zakon istjecanja vodenog mlaza iz posude, a Domenico Guglielmini (1655-1710), koji se smatra

    osnivaem talijanske hidraulike, napisao je dvije knjige o strujanju vode u rijekama i otvorenim kanalima, ukljuujui i prijenos sedimenta. U Nizozemskoj je matematiar i fiziar Simon Stevin (1548-1620) prvi odredio tlak kojim kapljevina djeluje na vrstu ravnu podlogu i protumaio tzv .. hidrostatski paradoks da tlak kapljevine na dno posude ne ovisi o obliku posude nego jedino o visini kapljevine u posudi .. Na temelju eksperimenata u Francuskoj je Edme Mariotte (1620-1684) objavio radove o elastinosti zraka i gibanju fluida, obraujui na potpuno nov nain svojstva fluida i sile kojima fluid u gibanju djeluje na vrste stjenke cijevi Mehanika fluida ipak se nije mogla dalje razvijati samo na osnovi eksperimenata i zapaanja, definirajui osnovne pojmove opisna i bez jasne medu-sobne veze Za kvantitativni i kvalitativni opis pojava i njihove

    meuovisnosti bile su potrebne nove matematike spoznaje bolje poznavanje osnovnih zakona fizike; taj je napredak ost

Recommended

View more >