ГИДРА́ВЛИКА

ГИДРА́ВЛИКА (от греч. ὕδωρ – во­да и αὐλός – флей­та, труб­ка), ин­же­нер­ная (тех­ни­че­ская) нау­ка о за­ко­нах рав­но­ве­сия и дви­же­ния жид­ко­стей и спо­со­бах при­ло­же­ния этих за­ко­нов к ре­ше­нию задач ин­же­нер­ной прак­ти­ки. Яв­ля­ет­ся ос­но­ван­ным гл. обр. на экс­пе­ри­мен­тах раз­де­лом гид­ро­ме­ха­ни­ки. В Г. рас­смат­ри­ва­ют дви­же­ние не­сжи­мае­мых жид­ко­стей, од­на­ко вы­во­ды Г. при­ме­ни­мы и к га­зам в тех слу­ча­ях, ко­гда их плот­ность мож­но прак­ти­че­ски счи­тать по­сто­ян­ной.

При изу­че­нии рав­но­ве­сия жид­ко­стей Г. ис­сле­ду­ет об­щие за­ко­ны гид­ро­ста­ти­ки, а так­же ча­ст­ные во­про­сы: дав­ле­ние жид­ко­сти на стен­ки разл. со­су­дов, труб, на пло­ти­ны, опо­ры мос­тов, ус­ло­вия рав­но­ве­сия пла­ваю­щих тел и др. Рас­смат­ри­вая дви­же­ние жид­ко­сти при разл. ре­жи­мах те­че­ния (см. Ла­ми­нар­ное те­че­ние, Тур­бу­лент­ное те­че­ние), а так­же ус­ло­вия пе­ре­хо­да из од­но­го ре­жи­ма в дру­гой (см. Рей­нольд­са чис­ло), Г. поль­зу­ет­ся осн. урав­не­ния­ми гид­ро­ди­на­ми­ки. Г. опе­ри­ру­ет та­ки­ми по­ня­тия­ми, как гид­рав­лич. ук­лон (по­верх­но­сти), гид­рав­лич. ше­ро­хо­ва­тость (сте­нок ка­на­ла), жи­вое се­че­ние (часть се­че­ния ка­на­ла, за­ня­тая те­ку­щей жид­ко­стью), смо­чен­ный пе­ри­метр, гид­рав­лич. ра­ди­ус, гид­рав­ли­че­ское со­про­тив­ле­ние (по­те­ри на­по­ра), гид­рав­ли­че­ский пры­жок и др.

Имея де­ло пре­им. с тур­бу­лент­ны­ми те­че­ния­ми, Г. изу­ча­ет как ус­та­но­вив­шее­ся (ста­цио­нар­ное) дви­же­ние жид­ко­сти, так и не­ус­та­но­вив­шее­ся (не­ста­цио­нар­ное), при ко­то­ром ха­рак­те­ри­сти­ки те­чения ме­ня­ют­ся со вре­ме­нем. В за­ви­си­мо­сти от фор­мы ка­на­ла, по ко­то­ро­му дви­жет­ся жид­кость, те­че­ние рас­смат­ри­ва­ет­ся как рав­но­мер­ное (при не­из­мен­ной фор­ме жи­во­го се­че­ния по­то­ка) или не­рав­но­мер­ное (при рас­ши­ре­нии или су­же­нии по­пе­реч­но­го се­че­ния ка­на­ла). По фор­ме те­че­ния в Г. раз­ли­ча­ют без­на­пор­ное дви­же­ние жид­ко­сти, т. е. имею­щее сво­бод­ную по­верх­ность (гра­ни­цу ме­ж­ду жид­ко­стью и воз­ду­хом), и на­пор­ное, при ко­то­ром жид­кость пол­но­стью за­пол­ня­ет всё се­че­ние ка­на­ла с замк­ну­ты­ми стен­ка­ми (тру­ба, тун­нель). В Г. рас­смат­ри­ва­ют­ся как осе­вые по­то­ки, в ко­то­рых ско­рость час­тиц на­прав­ле­на па­рал­лель­но оси ка­на­ла, так и цир­ку­ля­ци­он­ные, дви­жу­щие­ся в тру­бе по вин­то­об­раз­ным (спи­ра­ле­об­раз­ным) тра­ек­то­ри­ям.

Осн. раз­де­лы Г. – Г. со­ору­же­ний и Г. ма­шин. Г. со­ору­же­ний изу­ча­ет те­че­ние по тру­бам (Г. тру­бо­про­во­дов), те­че­ние в ка­на­лах и ре­ках (Г. от­кры­тых ру­сел), ис­те­че­ние жид­ко­стей из от­вер­стий и че­рез во­до­сли­вы. Ме­то­ды Г. ма­шин ис­поль­зу­ют для ис­сле­до­ва­ния ра­бо­ты и в рас­чё­тах тур­бин, на­со­сов и др. Г. ис­сле­ду­ет так­же фильт­ра­цию жид­ко­сти, т. е. дви­же­ние жид­ко­сти сквозь по­рис­тые сре­ды. Спец. раз­дел рас­смат­ри­ва­ет за­ко­но­мер­но­сти гид­рав­лич. мо­де­ли­ро­ва­ния, др. сло­ва­ми, из­ме­не­ния ко­ли­че­ст­вен­ных ха­рак­те­ри­стик по­ка­за­те­лей дви­же­ния при из­ме­не­нии мас­шта­ба гид­рав­лич. яв­ле­ния, и ус­та­нав­ли­ва­ет кри­те­рии по­до­бия, при­ме­няе­мые при гид­рав­лич. рас­чё­тах.

В Г. тру­бо­про­во­дов ука­зы­ва­ют­ся спо­со­бы оп­ре­де­ле­ния раз­ме­ров труб, не­обхо­ди­мых для обес­пе­че­ния за­дан­но­го рас­хо­да жид­ко­сти при за­дан­ных ус­ло­ви­ях и для ре­ше­ния ря­да во­про­сов, воз­ни­каю­щих при про­ек­ти­ро­ва­нии и строи­тель­ст­ве тру­бо­про­во­дов разл. на­зна­че­ния (во­до­про­во­ды, на­пор­ные тру­бо­про­во­ды элек­тро­стан­ций, неф­те­про­во­ды, га­зо­про­во­ды и пр.); ис­сле­ду­ет­ся во­прос о рас­пре­де­ле­нии ско­ро­стей в тру­бах, что име­ет боль­шое зна­че­ние для рас­чё­тов те­п­ло­пе­ре­да­чи, уст­ройств пнев­ма­тич. и гид­рав­лич. транс­пор­та, при из­ме­ре­нии рас­хо­дов и т. п. Тео­рия не­ус­та­но­вив­ше­го­ся дви­же­ния в тру­бах ис­поль­зу­ет­ся при ис­сле­до­ва­нии гид­рав­ли­че­ско­го уда­ра.

В Г. от­кры­тых ру­сел рас­смат­ри­ва­ют­ся спо­со­бы оп­ре­де­ле­ния глу­би­ны во­ды в ка­на­лах при за­дан­ных рас­хо­де и ук­ло­не дна для про­ек­ти­ро­ва­ния су­до­ход­ных, оро­си­тель­ных, гид­ро­энер­ге­тич. и др. ка­на­лов, в про­цес­се ре­гу­ля­ци­он­ных ра­бот на ре­ках и т. п. При этом ис­сле­ду­ют­ся во­про­сы о рас­пре­де­ле­нии ско­ро­стей по се­че­нию по­то­ка, рас­чё­та дви­же­ния на­но­сов и пр.

В раз­де­лах Г., по­свя­щён­ных ис­те­че­нию жид­ко­сти из от­вер­стий и че­рез во­до­сли­вы, при­во­дят­ся рас­чёт­ные за­ви­симо­сти для оп­ре­де­ле­ния не­об­хо­ди­мых раз­ме­ров от­вер­стий в разл. ре­зер­вуа­рах, шлю­зах, пло­ти­нах, во­до­про­пу­ск­ных тру­бах и т. д., а так­же для оп­ре­де­ле­ния ско­ро­стей ис­те­че­ния жид­ко­стей и вре­ме­ни опо­рож­не­ния ре­зер­вуа­ров. Гид­рав­лич. тео­рия фильт­ра­ции да­ёт ме­то­ды рас­чё­та де­би­та и ско­ро­сти те­че­ния жид­ко­стей в разл. ус­ло­ви­ях без­на­пор­но­го и на­пор­но­го по­то­ков (фильт­ра­ция во­ды че­рез пло­ти­ны, фильт­ра­ция неф­ти, га­за и во­ды в пла­сто­вых ус­ло­ви­ях, фильт­рация из ка­на­лов, при­ток к грун­то­вым ко­лод­цам и пр.). В Г. ис­сле­ду­ют­ся так­же дви­же­ние на­но­сов в от­кры­тых по­то­ках и пуль­пы в тру­бах, ме­то­ды из­ме­ре­ний в на­тур­ных и ла­бо­ра­тор­ных ус­ло­ви­ях, мо­де­ли­ро­ва­ние гид­рав­лич. яв­ле­ний и др. во­про­сы.

Зна­ние за­ко­нов дви­же­ния жид­ко­стей не­об­хо­ди­мо для гид­ро­тех­нич. и во­до­хо­зяйств. строи­тель­ст­ва, во­до­снаб­же­ния и во­до­от­ве­де­ния, гид­ро­энер­ге­ти­ки, про­ек­ти­ро­ва­ния и экс­плуа­та­ции вод­ных пу­тей со­об­ще­ния, при осу­ше­нии и оро­ше­нии зе­мель, в ма­ши­но­строе­нии, ком­му­наль­ном хо­зяй­ст­ве и др.