Вопросы и задачи контрольной работы определяются в соответствии с последней цифрой личного шифра.

Задание для контрольной работы выбирается по таблице №1

Контрольная работа включает в себя девять теоретических вопросов описательного характера и пять задач.

Таблица для выбора контрольных вопросов и задач

Таблица 1

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Основные физические свойства жидкостей, их размерности в системе СИ. В чём отличие жидкостей от твердых тел и газов?

2. Какие силы относятся к массовым, какие к поверхностным? Какие виды напряжений действуют в жидкости? Объясните понятие гидростатического давления, какие его свойства?

3. Объясните понятия абсолютного и избыточного давления, вакуума. Какими приборами измеряются атмосферное и избыточное давление, вакуум? Устройство и принцип работы этих приборов.

4. Основное уравнение гидростатики и его физический смысл. Что такое поверхность равного давления, каким уравнением она описывается? Что является поверхностью равного давления для жидкости в поле сил тяжести?

5. Как определить давление на некоторой глубине h в покоящейся жидкости? Сформулируйте закон Паскаля. Приведите примеры пожарной техники, расчет и принцип действия которой основаны на законе Паскаля.

6. Объясните понятия пьезометрической и вакуумметрической высоты, гидростатического напора. Выведите формулы для их определения. В чём отличие пьезометрической высоты и гидростатического напора?

7. Приведите примеры относительно покоя жидкости. Как определить силу, которая стремится сдвинуть бак при резком торможении автоцистерны?

8. Вывод формулы для определения силы гидростатического давления жидкости на плоские стенки. Как определить координату точки приложения этой силы (центр давления)?

9. Гидростатическое давление и его свойства. Что такое «эпюра давления»? Принцип построения эпюр давления. Использование эпюр давления для определения величины силы гидростатического давления и центра давления.

10. Методика определения силы и центра давления жидкости на цилиндрические поверхности.

11. Определение выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость. Сформулируйте закон Архимеда.

12. Что такое траектория частицы жидкости, линия тока, трубка тока, элементарная струйка, установившееся и неустановившееся движение? Объясните понятия «живое сечение элементарной струйки» и «живое сечение потока жидкости». Чем отличается элементарная струйка от потока жидкости?

13. Как определяется средняя скорость в живом сечении потока? Что такое гидравлический радиус? Чем отличается равномерное движение от неравномерного? Понятие идеальной жидкости.

14. Уравнение неразрывности для элементарной струйки и для потока жидкости, объясните его физический смысл.

15. Приведите уравнения движения идеальной и реальной жидкости и поясните, что характеризуют отдельные их члены.

16. Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости и для потока реальной жидкости. Объясните его физический смысл и дайте геометрическую интерпретацию.

17. Уравнение Бернулли для потока реальной (вязкой) жидкости. Физический смысл коэффициента Koриолиса, методика его определения и его величина при ламинарном и турбулентном режиме движения.

18. Объясните понятия «пьезометрический уклон» и «гидравлический уклон». Напишите формулы для их определения. В каких случаях пьезометрический уклон меняет знак с положительного на отрицательный? Может ли менять знак гидравлический уклон?

19. Дайте понятия ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости и как можно доказать их существование. Физический смысл числа Рейнольдса. Границы ламинарного, переходного и турбулентного режимов движения.

20. Уравнение изменения количества движения.

21. Поясните условия необходимые для соблюдения гидродинамического подобия.

22. Сущность метода масштабных преобразований. Какие безразмерные комплексы он позволяет получить для критериальных уравнений?

23. Сущность метода анализа размерностей. Вид формул для определения линейных и местных потерь напора. От каких величин зависят коэффициенты линейных и местных  потерь напора?

24. Как определить потери напора при ламинарном движении жидкости в трубе? Вывод формулы Пуазейля.

25. Расчёт, каких аппаратов пожарной техники основан на уравнении Бернулли?

26. Как изменяется коэффициент линейного гидравлического сопротивления в трубах в зависимости от числа Рейнольдса и относительной шероховатости? Объясните, почему при ламинарном режиме движения потери напора пропорциональны средней скорости потока в первой степени, а при турбулентном показатель степени возрастает, приближаясь к двум. Что такое гидравлически гладкие и гидравлически шероховатые трубы?

27. Напишите гидравлическое уравнение количества движения в общем виде. Покажите методику его использования для определения местных потерь напора при внезапном расширении потока.

28. Объясните причины возникновения местных потерь напора и характер изменения коэффициентов местных сопротивлений от числа Рейнольдса.

29. Дайте классификацию трубопроводов и поясните методику гидравлического расчета длинных трубопроводов.

30. Объясните методику определения потерь напора в трубопроводах с непрерывным расходом воды по его длине. Как определяются потери напора в пожарных рукавах?

31. Объясните причины сжатия струи при истечении жидкости через отверстия. Какие бывают виды сжатия? Что такое инверсия струи, в каких случаях наблюдается это явление?

32. Как определяются скорость и расход жидкости при истечении через отверстие? Связь между коэффициентами скорости, расхода и степени сжатия. Как изменяются эти коэффициенты для полного, неполного и несовершенного сжатия?

33. Назовите типы насадков. Как рассчитать расход и скорость струи на выходе из насадка? Какие насадки обеспечат получение дальнобойной струи и почему?

34. Как можно упростить расчётные формулы для определения расхода и напора при истечении жидкости через насадки? В каких случаях удобно пользоваться упрощёнными формулами и почему?

35. Как определить время аварийного слива жидкости при постоянном напоре? Методика определения расхода с учётом зависимости коэффициентов линейных сопротивлений от числа Рейнольдса.

36. Как определить время опорожнения резервуара с постоянным поперечным сечением по высоте и переменном уровне свободной поверхности (переменном напоре)?

37. Методика определения времени опорожнения резервуаров произвольной формы.

38. Поясните понятия «свободная струя», «незатопленная струя», «затопленная струя», «сплошная струя», «раздробленная струя». Причины распада сплошных струй и как обеспечить получение дальнобойных пожарных струй?

39. Как зависит максимальная высота струи от давления перед насадком и диаметра насадка? Способы получения распылённых струй.

40. Что такое реакция струи и как определить её величину? Как рассчитать силу удара струи о неподвижную преграду?

41. Приведите пример неустановившегося движения. В чём отличие уравнения Бернулли для установившегося и неустановившегося движения?

42. Каковы причины возникновения гидравлического удара? Как изменяется во времени давление у задвижки при гидравлическом ударе? Что такое прямой и непрямой гидравлический удар?

43. Как рассчитать величину повышения давления в трубопроводе при прямом и непрямом гидравлическом ударе? Отчего зависит скорость ударной волны? Приведите примеры возникновения гидравлического удара при эксплуатации пожарной техники. Как можно уменьшить или предотвратить ударное повышение давления?

44. Каковы отличия уравнения Бернулли и уравнения неразрывности для жидкости и газа?

45. Методика расчёта газопроводов при малых перепадах давления.

ЗАДАЧИ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

Задача 1

Определить величину вакуума и абсолютное давление во всасывающей линии ацетиленового компрессора А по показаниям ртутного вакуумметра (рис. 1), если атмосферное давление p_атм = 10⁵ Па. Ртуть в левом колене поднялась на высоту h_рт. Так как соединение паров ртути с ацетиленом опасно в пожарном отношении, над ртутью налито масло, высота столба которого h_м. Плотность ртути ρ = 13,6 х 10³ кг/м³; плотность масла ρ = 800 кг/м³.

Таблица к задаче 1

Рис 1.

Задача 2

Определить расход, максимальную и среднюю скорость воздушной струи, выходящей из круглоцилиндрической трубы диаметром d₀ в воздух с начальной скоростью u₀ на расстоянии х¹ от выходного сечения.

Таблица к задаче 2

Задача 3

Определить силу избыточного гидростатического давления и центр давления на наклонную крышку, которая закрывает круглую трубу диаметром D, м водовыпуска из пожарного водоема (рис. 2). Угол наклона крышки равен α градусов. Ось водовыпуска находится на глубине Н.

Таблица к задаче 3

Рис. 2

Задача 4

Определить предельную высоту расположения оси центробежного насоса над уровнем воды в водоисточнике (рис. 3), если производительность насоса составляет Q, л/с, диаметр всасывающей трубы D, мм. Вакуумметрическое давление, создаваемое во всасывающем патрубке, составляет P_вак Па, потери напора во всасывающей линии h, м.

Таблица к задаче 4

Рис 3

Задача 5

Определить величину избыточного давления в начале магистральной линии длиной L, м, состоящей из пожарных рукавов, диаметром D, мм при расходе воды Q, л/с. Время перекрывания воды составляет τ секунд. Напор в начале рукавной линии составляет H, м.

Таблица к задаче 5