Hydraulik ( forngrekisk ὑδραυλικός - vatten; från annan grekisk ὕδωρ - vatten + annan grekisk αὐλός - rör) - tillämpad vetenskap om rörelselagarna (se hydrodynamik för droppvätskor och gaser ), vätskejämviktsvägar och vätskebalanser (seerium ways of hydrostatics ) . tillämpa dessa lagar för att lösa problem med teknisk praxis [2] .
Till skillnad från hydromekanik kännetecknas hydraulik av ett speciellt tillvägagångssätt för att studera fenomenet vätskeflöde: den etablerar ungefärliga beroenden, begränsar sig i många fall till övervägande av endimensionell rörelse, samtidigt som man använder sig av experiment i stor utsträckning, både i laboratorier och i naturliga förhållanden.
Tillsammans med detta finns det en ökande konvergens mellan hydromekanik och hydraulik: å ena sidan övergår hydromekaniken alltmer till experiment, å andra sidan blir metoderna för hydraulisk analys mer rigorösa [3] .
Vissa principer för hydrostatik fastställdes av Archimedes , uppkomsten av hydrodynamiken går också tillbaka till den antika perioden, dock börjar bildandet av hydraulik som vetenskap i mitten av 1400-talet, när Leonardo da Vinci lade grunden för den experimentella metoden i hydraulik med laboratorieförsök. På 1500- och 1600-talen utvecklade S. Stevin, G. Galileo och B. Pascal grunderna för hydrostatiken som en vetenskap, och E. Torricelli gav en välkänd formel för hastigheten hos en vätska som strömmar ut ur en öppning.
Därefter uttryckte I. Newton de viktigaste bestämmelserna om inre friktion i vätskor. På 1700-talet utvecklade D. Bernoulli och L. Euler de allmänna rörelseekvationerna för en ideal vätska , som fungerade som grunden för vidareutvecklingen av hydromekanik och hydraulik.
Tillämpningen av dessa ekvationer (liksom de något senare föreslagna rörelseekvationerna för en viskös vätska) för att lösa praktiska problem ledde emellertid endast i ett fåtal fall till tillfredsställande resultat, i samband med detta, sedan slutet av 1700-talet. många vetenskapsmän och ingenjörer (A. Chezy, A. Darcy , A. Bazin, Yu. Weisbach och andra) studerade rörelsen av vatten i olika speciella fall, som ett resultat av vilka vetenskapen berikades med ett betydande antal empiriska formler. Den praktiska hydrauliken flyttade sig allt längre bort från teoretisk hydrodynamik. Närmandet mellan dem beskrevs först i slutet av 1800-talet som ett resultat av bildandet av nya åsikter om vätskans rörelse , baserat på studiet av flödets struktur .
Särskilt anmärkningsvärt är O. Reynolds verk , som gjorde det möjligt att tränga djupare in i den komplexa processen för flödet av en verklig vätska och in i den fysiska naturen av hydrauliskt motstånd och lade grunden för teorin om turbulenta rörelser . Därefter slutade denna undervisning, tack vare studierna av L. Prandtl och T. Karman, med skapandet av semi-empiriska teorier om turbulens , som fick bred praktisk tillämpning.
Studierna av N. E. Zhukovsky tillhör samma period , varav för hydrauliken var arbetet med hydraulisk chock och grundvattnets rörelse av största vikt .
Under 1900-talet ledde den snabba tillväxten av vattenteknik , termisk kraftteknik , vattenteknik , såväl som flygteknik till den intensiva utvecklingen av hydraulik, som kännetecknas av en syntes av teoretiska och experimentella metoder. Ett stort bidrag till vetenskapens utveckling gjordes av sovjetiska forskare N. N. Pavlovsky, L. S. Leibenzon, M. A. Velikanova och andra.
Hydraulikens praktiska betydelse har ökat i samband med modern tekniks behov för att lösa problemen med att transportera vätskor och gaser för olika ändamål och använda dem för olika ändamål. Om tidigare i hydrauliken bara studerades en vätska - vatten, ägnas under moderna förhållanden mer och mer uppmärksamhet åt studiet av rörelselagarna för viskösa vätskor (olja och dess produkter), gaser, heterogena, etc. icke-newtonska vätskor. Metoderna för forskning och lösning av hydrauliska problem förändras också. Relativt nyligen, inom hydrauliken, gavs huvudplatsen till rent empiriska beroenden, som endast är giltiga för vatten och ofta endast inom snäva gränser för förändringar i hastigheter, temperaturer och geometriska parametrar för flödet; nu blir regelbundenheter av en allmän ordning, giltiga för alla vätskor, som uppfyller kraven i likhetsteorin etc. I detta fall kan enskilda fall betraktas som en konsekvens av generaliserade regelbundenheter. Gradvis förvandlas hydraulik till en av de tillämpade grenarna av den allmänna vetenskapen om vätskerörelse - vätskemekanik.
Hydraulik, som tillämpad vetenskap, används för att lösa olika tekniska problem inom området:
Hydraulik är vanligtvis uppdelad i två delar:
Huvuddelarna av praktisk hydraulik:
I alla dessa avsnitt anses vätskerörelsen vara både stadig och ostadig (ostadig).
De viktigaste delarna av teoretisk hydraulik:
Hydraulik använder i stor utsträckning de teoretiska principerna för mekanik och experimentella data. Tidigare var hydraulik rent experimentellt och tillämpat i naturen; nyligen har dess teoretiska grunder fått betydande utveckling, vilket har bidragit till dess konvergens med hydromekanik . Hydraulik löser många tekniska problem, överväger många frågor om hydrologi , i synnerhet lagarna för rörelse av flodflöden, rörelsen av sediment , is och slam , processerna för kanalbildning , etc. Denna uppsättning frågor kombineras av flodhydraulik ( kanalflödesdynamik), som kan betraktas som en oberoende gren av hydraulik.
I förhållande till hydromekanik fungerar hydrauliken som en ingenjörsriktning som löser många problem med vätskerörelse baserat på en kombination av empiriska beroenden etablerade empiriskt med hydromekanikens teoretiska slutsatser.
Inom hydraulik beaktas också rörelsen av sediment i öppna bäckar och massa i rör, metoder för hydrauliska mätningar, modellering av hydrauliska fenomen och några andra frågor. Hydraulikfrågor som är väsentliga för beräkningen av hydrauliska strukturer - ojämn och ojämn rörelse i öppna kanaler och rör, flöde med variabelt flöde, filtrering etc. - kombineras ibland under det allmänna namnet " ingenjörshydraulik ", eller " konstruktionshydraulik ".
Således är utbudet av frågor som täcks av hydraulik mycket omfattande, och dess lagar, i en eller annan grad, kan tillämpas inom nästan alla områden av ingenjörskonst, särskilt inom vattenteknik, markåtervinning, vattenförsörjning, avlopp, värme- och gasförsörjning, vattenmekanisering, vattenkraft, vattentransport m.m.
Forskning inom området hydraulik koordineras av International Hydraulic Research Association (IAGI). Dess organ är Journal of the International Association for Hydraulic Research (Delft, s. 1937).
Utvecklingen av hydraulik är förknippad med namnen på forskare:
| Avsnitt av mekanik | |
|---|---|
| Kontinuummekanik | |
| teorier | |
| tillämpad mekanik | |