Гидравлика (техническая механика жидкости) – наука, изучающая равновесие и движение жидкости применительно к инженерной практике.
Термин «гидравлика» произошел от греческих слов «хюдор» (вода) и «аулос» (труба), что изначально означало учение о движении воды в трубах.
Но в современной гидравлике изучаются законы равновесия и движения любой жидкости (воды, нефти, строительных растворов) и в различных объектах (трубах, устройствах, емкостях, каналах, реках, пористых средах). Она рассматривает также и внешнюю задачу – обтекание тел.
Гидравлика является отраслью механики и поэтому базируется на общетеоретических предметах (физика, математика, теоретическая механика, сопротивление материалов). Она носит общетехнический характер, так как решает задачи в различных областях инженерной практики и служит основой для изучения специальных дисциплин (гидротехнические сооружения, гидрология, гидрометрия, дорожные сооружения, водоснабжение, водоотведение, санитарно-техническое оборудование зданий, теплогазоснабжение, гидроприводы и др.).
Гидравлика имеет также свои самостоятельные отрасли:
- инженерно-строительная,
- машиностроительная,
- судостроительная,
- подземная,
- магнитная гидродинамика,
- океанология,
- гидроавтоматика и др.
Решение гидравлических задач имеет следующие этапы:
1) наблюдение изучаемого явления и выделение его глав-ных особенностей;
2) формирование упрощенной модели явления и получение теоретического решения;
3) экспериментальная проверка теоретических формул и их корректировка введением эмпирических (опытных) коэффициентов с целью использования в инженерной практике.
Но, достаточно сложные гидравлические явления, трудно поддающиеся теоретическому анализу, исследуют только экспериментально, а результаты представляют в виде эмпирических (опытных) формул.
Девизом такого весьма плодотворного пути может служить классическое высказывание Леонардо да Винчи:
«Всякий раз, когда имеешь дело с водой, прежде всего, обратись к опыту, а потом уже рассуждай» [1, с. 8].
Подчеркивая сложность процессов течения, знаменитый Г. Галилей утверждал, что
«гораздо легче изучить движение бесконечно удаленных от нас небесных светил, чем движение воды в ручейке, протекающем у наших ног» [2, с. 7].
Поэтому, наряду с гидравликой (технической механикой жидкости), вопросы покоя и движения жидкостей изучает гидромеханика (теоретическая механика жидкости). Она является отраслью математики и построена на математическом анализе деформации жидкой среды. В отличие от гидравлики, широко использующей опыт, упрощение явлений и дающей хотя и приближенные ответы на все запросы практики, решения в гидромеханике из-за сложности дифференциальных уравнений получены не для всех случаев и не всегда годны для инженерных расчетов, но позволяют раскрыть общие закономерности явлений.
В современной гидравлике все больше применяются методы гидромеханики для решения отдельных задач, а гидромеханика все чаще прибегает к опытным данным гидравлики, как к критерию достоверности своих выводов. Так сближаются эти родственные дисциплины, на которые в ходе исторического развития разделилась механика жидкости.
Область применения гидравлики постоянно расширяется. Её законы используются в транспорте, авиации, космической технике, мелиорации, биологии и медицине. Их можно перенести на потоки людей в местах их большого скопления, например, для расчёта проходов на вокзалах. Они объясняют процессы распространения возбуждения в толпе людей и механизм распадения косяков рыб и стай собак под действием страха.
Без знания гидравлики не может обойтись ни один инженер-строитель. Инженерами дорожно-строительных специальностей при проектировании дороги определяются характеристики пересекающих ее водотоков, устанавливается тип водопропускных сооружений (рис. 1) и их генеральные размеры.
При проектировании
дорожного водоотвода и систем понижения уровня грунтовых вод с целью осушения
земельных участков и котлованов (рис. 2) эти знания также необходимы.
В области водоснабжения,
водоотведения и теплогазоснабжения
определяются размеры и характеристики сооружений, гидросистем и
санитарно-технических приборов (рис. 3)
В промышленном и гражданском строительстве решаются многие из
перечисленных задач и вопросы приготовления, транспортирования и укладки растворов
(рис. 4).
Инженеры-механики используют положения гидравлики
при конструировании, эксплуатации и ремонте гидросистем строительных и дорожных
машин (рис. 5).
Знание гидравлики необходимо каждому человеку, в том числе и для решения проблем повседневной практики и быта.
Список литературы:
1. Штеренлихт Д.В. Гидравлика:
Учеб. для вузов. ‑ Кн. 1 ‑ М.: Энергоатомиздат, 1991. ‑ 351 с.
2. Башта Т.М. Гидравлика,
гидравлические машины и гидравлические приводы. М.: Машиностроение, 1970, 504
с.
