Введение
Первая часть методических указаний содержит контрольные вопросы и задания для студентов инженерных специальностей заочной формы обучения. В первой части рассмотрены следующие темы: «Физические свойства жидкостей и газов»; «Гидростатика»; «Кинематика»; «Основные уравнения динамики жидкости»; «Гидравлические сопротивления».
При составлении контрольных вопросов и задач были учтены программы соответствующих курсов. На перечисленных основных разделах общего курса гидравлики в дальнейшем базируются такие дисциплины, как «Гидравлика, гидрология и гидрометрия», «Газовая динамика», «Гидравлические машины и гидроприводы», «Водоснабжение и водоотведение».
Студенты-заочники самостоятельно работают над учебниками и учебными пособиями, после чего выполняют контрольные работы. Особое внимание студент заочной формы обучения должен уделить пониманию физической сущности явлений и процессов, теоретических основ курса, поэтому не должно быть простого механического запоминания формул.
Гидравлика изучает законы равновесия и движения капельных жидкостей. Для ее усвоения необходимо иметь представление об основных законах и уравнениях физики, теоретической механики, владеть методами математического анализа. Знание законов гидравлики необходимо для решения многих задач санитарной техники и строительного дела. Расчет различных трубопроводов, конструирование гидравлических машин, расчет отопительных и вентиляционных устройств требует глубокого понимания законов гидравлики. Знание гидравлики позволит студентам сознательно и творчески подойти к изучению специальных дисциплин и в будущей инженерной практике даст возможность самостоятельно решать многие задачи.
Общие методические указания
В данных методических указаниях к каждой из пяти тем приведены контрольные вопросы, на часть из которых студенту предстоит дать ответы. Чтобы ответить на вопросы, рекомендуется сначала прочитать в учебнике тот материал, который имеет отношение к вопросу, понять прочитанное, а затем изложить ответ своими словами. При этом необходимо отвечать на вопрос конкретно, исключая все лишнее. Необходимо заметить, что вопросы составлены так, чтобы их совокупность по всем темам представляла программу для изучения курса. Поэтому при изучении курса и подготовки к экзамену студенту предстоит самостоятельно ответить на каждый вопрос; только в этом случае он может считать себя полностью подготовленным к зачету и экзамену.
Контрольная работа выполняется в отдельной тетради или на листах (с одной стороны), скрепленных между собой и имеющих титульный лист (обложку). Пример титульного листа контрольной работы приведен в конце данных методических указаний (Приложение 6). Весь текст, рисунки и формулы могут быть выполнены от руки или набраны на компьютере.
При выполнении контрольной работы необходимо соблюдать изложенные ниже правила; в противном случае контрольная работа может быть не принята к проверке.
1. Необходимо полностью выписать условие задачи, цифровые данные и рисунки.
2. Все промежуточные и конечные величины должны быть выражены в единицах системы СИ.
3. Страницы контрольной работы должны быть пронумерованы и иметь поля шириной 30 мм для замечаний.
4. На титульном листе должна быть написана фамилия студента, его инициалы, номер зачетной книжки, название специальности.
5. В конце решения каждой задачи необходимо оставлять одну страницу для развернутой рецензии.
6. В конце контрольной работы студент приводит перечень учебной литературы, использованной при выполнении контрольной работы.
В конце методических указаний приведены наиболее важные справочные данные для решения задач. Выполненные контрольные работы пересылаются в институт не позже, чем за 10 дней до начала экзаменационной сессии. Студенты, прибывшие на сессию без зачетных контрольных работ, к экзаменам не допускаются, а выполненные ими позднее указанного срока контрольные работы проверяются преподавателем после сессии.
Контрольные задания
Руководствуясь данными методическими указаниями, студент выполняет одну контрольную работу. В контрольной работе сначала даются ответы на вопросы по темам, а затем приводятся решения задач. Во всех случаях выбор вопросов и задач производится по последним цифрам зачетной книжки.
Вопросы
Выбор номера теоретического вопроса по соответствующей теме осуществляется по формуле:
,
где 
– номер вопроса, 
– номер темы, 
– последняя цифра зачетной книжки. Если 
10, то ориентироваться необходимо по последней цифре полученного числа. Если окажется равным нулю для вопроса по данной теме, принимать необходимо = 5. Каждый студент в контрольной работе дает ответы на 5 вопросов (по числу тем).
Примеры
1. Последняя цифра номера зачетной книжки 0. Тогда необходимо ответить на вопросы. Тема 1: = 0+2·(1-1) = 0. Так как число оказалось равным нулю, то принимаем = 5. Тема 2: = 0+2·(2-1) = 2. Тема 3:
= 0+2·(3-1) = 4. Тема 4: = 0+2·(4-1) = 6. Тема 5: = 0+2·(5-1) = 8.
2. Последняя цифра номера зачетной книжки 8. В этом случае необходимо ответить на следующие вопросы. Тема 1: = 8+2·(1-1) = 8. Тема 2: = 8+2·(2-1) = 10. Тема 3: = 8+2·(3-1) = 12, принимаем = 2, так как > 10. Тема 4: = 8+2(4-1) = 14, принимаем = 4. Тема 5: = 8+2·(5-1) = 16, принимаем = 6.
Задачи
При подборе задач была учтена специфика запросов каждой специальности, поэтому выбор задач производится по двум таблицам.
Таблица 1 – для специальности ТГС.
Таблица 2 – для специальностей ПГС, ПСК, ВиВ.
Для каждой таблицы составлены пять разных наборов задач: I, II, III, IV и V; номера задач для них приведены под таблицами. В условии каждой задачи содержится 10 вариантов числовых значений; студент решает задачу, выбирает из 10 вариантов свой, указанный арабской цифрой в одной из клеток таблиц 1 или 2. Первой (римской) цифрой в соответствующей клетке таблиц 1 или 2 указан номер набора – I, II, III, IV и V.
Чтобы узнать свой набор задач (от I до V) и вариант в условиях задач (от 1 до 10), студенту необходимо:
1) выбрать таблицу, соответствующую его специальности (таблицы 1 или 2);
2) по последней цифре номера зачетной книжки выбрать номер строки в таблице 1 или 2 и по предпоследней цифре номера зачетной книжки – столбец в таблице 1 или 2;
3) на пересечении строки и столбца прочитать номер набора (от I до V) и номер варианта (1-10) в условиях задач.
Таблица 1
Таблица заданий для специальности ТГС
Задачи типа 1
| II.1 | I.1 | III.10 | IV.10 | III.1 | I.2 | V.9 | IV.9 | V.8 | III.2 | |
| III.8 | II.1 | V.2 | I.1 | IV.8 | II.2 | III.9 | I.9 | IV.10 | I.7 | |
| I.8 | IV.7 | II.2 | V.1 | V.10 | II.3 | IV.2 | I.3 | V.5 | III.3 | |
| IV.9 | I.10 | II.4 | III.4 | II.3 | IV.6 | V.7 | III.7 | IV.8 | I.5 | |
| II.5 | IV.1 | V.4 | I.4 | V.5 | III.5 | V.6 | IV.5 | I.6 | II.6 | |
| V.1 | III.6 | IV.4 | V.2 | IV.7 | V.3 | II.4 | I.6 | III.6 | II.5 | |
| I.10 | II.6 | III.7 | IV.3 | I.5 | III.5 | IV.6 | II.7 | V.1 | III.4 | |
| IV.5 | III.3 | II.8 | IV.2 | I.7 | V.5 | II.7 | V.10 | I.4 | IV.4 | |
| I.2 | V.4 | V.2 | III.8 | V.3 | II.10 | I.8 | II.9 | III.9 | II.8 | |
| III.10 | I.9 | II.9 | IV.1 | III.1 | II.10 | IV.3 | III.2 | V.2 | I.3 |
Набор I – задачи (1.1; 2.4; 2.18; 3.1; 3.6; 4.1; 5.1; 6.1; 7.2; 8.1)
Набор II – задачи (1.4; 2.5; 2.19; 3.2; 3.7; 4.3; 5.3; 6.2; 7.3; 8.2)
Набор III – задачи (1.8; 2.7; 2.20; 3.4; 3.8; 4.4; 5.4; 6.5; 7.4; 8.3)
Набор IV – задачи (1.6; 2.8; 2.6; 3.3; 3.13; 4.7; 5.5; 6.8; 7.7; 8.4)
Набор V – задачи (1.9; 2.12; 2.17; 3.5; 3.14; 4.10; 5.6; 6.9; 7.3; 8.5)
Таблица 2
Таблица заданий для специальностей ПГС, ПСК, ВиВ
Задачи типа 2
| II.1 | I.1 | III.10 | IV.10 | III.1 | I.2 | V.9 | IV.9 | V.8 | III.2 | |
| III.8 | II.1 | V.2 | I.1 | IV.8 | II.2 | III.9 | I.9 | IV.10 | I.7 | |
| I.8 | IV.7 | II.2 | V.1 | V.10 | II.3 | IV.2 | I.3 | V.5 | III.3 | |
| IV.9 | I.10 | II.4 | III.4 | II.3 | IV.6 | V.7 | III.7 | IV.8 | I.5 | |
| II.5 | IV.1 | V.4 | I.4 | V.5 | III.5 | V.6 | IV.5 | I.6 | II.6 | |
| V.1 | III.6 | IV.4 | V.2 | IV.7 | V.3 | II.4 | I.6 | III.6 | II.5 | |
| I.10 | II.6 | III.7 | IV.3 | I.5 | III.5 | IV.6 | II.7 | V.1 | III.4 | |
| IV.5 | III.3 | II.8 | IV.2 | I.7 | V.5 | II.7 | V.10 | I.4 | IV.4 | |
| I.2 | V.4 | V.2 | III.8 | V.3 | II.10 | I.8 | II.9 | III.9 | II.8 | |
| III.10 | I.9 | II.9 | IV.1 | III.1 | II.10 | IV.3 | III.2 | V.2 | I.3 |
Набор I – задачи (1.7; 2.1; 2.11; 3.9; 3.16; 4.2; 5.2; 6.3; 7.1; 8.6)
Набор II – задачи (1.2; 2.2; 2.13; 3.10; 3.17; 4.5; 5.7; 6.4; 7.5; 8.7)
Набор III – задачи (1.3; 2.3; 2.14; 3.11; 3.18; 4.6; 5.8; 6.7; 7.6; 8.8)
Набор IV – задачи (1.5; 2.9; 2.15; 3.12; 3.19; 4.8; 5.9; 6.10; 7.3; 8.9)
Набор V – задачи (1.10; 2.10; 2.16; 3.15; 3.20; 4.9; 5.10; 6.6; 7.3; 8.10)
Примеры
1. У студента специальности ТГС две предпоследние цифры номера зачетной книжки 32.
Номера задач и вариант условия выбирается по таблице 1: номер строки – 2, номер столбца – 3.
Из таблицы 1 следует, что студенту необходимо решить задание из набора V, вариант 2; т.е. второй вариант в следующих задачах 1.9; 2.12; 2.17; 3.5; 3.14; 4.10; 5.6; 6.9; 7.3; 8.5.
2. У студента специальности ПГС две предпоследние цифры номера зачетной книжки 01.
Номер задач и вариант условия выбирается по таблице 2; номер строки – 1, номер столбца – 10.
Из таблицы 2 следует, что студенту предстоит решить задание из набора III, вариант 2; т.е. второй вариант в следующих задачах 1.3; 2.3; 2.14; 3.11; 3.18; 4.6; 5.8; 6.7; 7.6; 8.8.
Литература
Основная
1. Киселев П.Г. Гидравлика / П.Г. Киселев. М.: Энергия; 1980.
2. Альтшуль А.Д. Гидравлика и аэродинамика / А.Д. Альтшуль, Л.С. Животовский, Л.П. Иванов. М.: Стройиздат, 1975.
3. Штеренлихт Д.В. Гидравлика / Д.В. Штеренлихт. М.: Стройиздат, 1984.
4. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика / Б.Т. Емцев. М.: Машиностроение, 1978.
5. Калякин А.М. Основные уравнения динамики и жидкости. Гидростатика. Гидравлические сопротивления. Часть 3 / А.М. Калякин. Саратов: СГТУ, 2003.
6. Калякин А.М. Гидравлические расчеты трубопроводов. Истечение жидкости через отверстия и насадки. Гидродинамическое моделирование. Часть 4 / А.М. Калякин. Саратов: СГТУ, 2004.
7. Калякин А.М. Новый подход к определению коэффициента гидравлического трения в переходной зоне / А.М. Калякин, Е.В. Чеснокова, Е.И. Кожаева // Совершенствование методов гидравлических расчётов водопропускных и очистных сооружений: межвуз. науч. сб. Саратов СГТУ, 2010. С. 80-84.
Дополнительная
1. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцянский. М.: Наука, 1978.
2. Калякин А.М. Конспект лекций по курсу «Гидравлика» / А.М. Калякин. Саратов: СГТУ, 2003.
3. Большаков В.А. Справочник по гидравлике / В.А. Большаков,
Ю.М. Константинов. Киев: Вища школа, 1984.
4. Сборник задач по гидравлике / под ред. В.А. Большакова. 4-е изд. Киев: Вища школа, 1979.
5. Справочник по гидравлическим расчетам / под ред. П.Г. Киселева.
4-е изд. М.: Энергия, 1972.
6. Гидравлика и газовая динамика: методические указания и контрольные вопросы / под ред. Е.В. Балахонцева, Л.А. Владиславлева. М.: Высшая школа, 1980.
