Гидравлика: основы и применение
Гидравлика (от греч. ὕδωρ — вода и αὐλός — флейта, трубка) — инженерная (техническая) наука о законах равновесия и движения жидкостей и способах применения этих законов для решения задач инженерной практики. Это экспериментально ориентированный раздел гидромеханики [1][2].
Изначально гидравлика изучала движение воды, но сейчас исследует также вязкие жидкости (нефть и продукты её переработки), газы и неньютоновские жидкости [2].
История развития
Ключевые этапы становления гидравлики как науки:
-
Античность: Архимед установил некоторые принципы гидростатики.
-
XV век: Леонардо да Винчи начал использовать экспериментальный метод в гидравлике.
-
XVI–XVII века: С. Стевин, Г. Галилей и Б. Паскаль разработали основы гидростатики; Э. Торричелли вывел формулу для скорости жидкости, вытекающей из отверстия.
-
XVIII век: Д. Бернулли и Л. Эйлер создали уравнения движения идеальной жидкости.
-
Конец XVIII — XIX век: учёные (А. Шези, А. Дарси, А. Базен, Ю. Вейсбах) вывели множество эмпирических формул на основе опытов.
-
Конец XIX века: работы О. Рейнольдса положили начало учению о турбулентном движении.
-
XX век: интенсивное развитие гидравлики в связи с ростом гидротехники, теплоэнергетики, гидромашиностроения и авиационной техники [2].
Основные разделы гидравлики
-
Теоретическая гидравлика:
-
гидростатика (равновесие жидкостей);
-
гидродинамика (движение жидкостей);
-
кинематическая гидравлика.
-
-
Практическая гидравлика (применение теории к инженерным задачам):
-
гидравлика трубопроводов — течение по трубам (водопроводы, нефтепроводы, газопроводы и т. д.);
-
гидравлика открытых русел — течение в каналах и реках;
-
истечение жидкостей из отверстий и через водосливы — расчёт размеров отверстий в резервуарах, шлюзах, плотинах;
-
гидравлическая теория фильтрации — движение жидкости сквозь пористые среды (фильтрация воды через плотины, нефти в пластах, приток к грунтовым колодцам);
-
гидравлика сооружений — взаимодействие потока с твёрдыми преграждениями;
-
гидравлика машин — исследование работы турбин.
-
