Гидравлика

редактировать
«Гидравлика» перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см Гидравлический (значения). Для механической технологии см гидравлическое оборудование.

Гидравлика и другие исследования Открытый канал с одинаковой глубиной. Открытая гидравлика работает с однородными и неоднородными потоками. Иллюстрация гидравлики и гидростатики из «Таблицы гидравлики и гидростатики» из Cyclopædia или Универсального словаря искусств и наук под редакцией Эфраима Чемберса, 1728, Vol. 1

Гидравлика (от греч. Υδραυλική) - это технология и прикладная наука, использующая инженерные, химические и другие науки, связанные с механическими свойствами и использованием жидкостей. На самом базовом уровне гидравлика - это жидкостный аналог пневматики, которая касается газов. Гидравлическая механика обеспечивает теоретическую основу гидравлики, которая фокусируется на прикладной технике с использованием свойств жидкостей. В гидравлических системах гидравлическая система используется для генерации, управления и передачи энергии с помощью жидкостей под давлением. Гидравлические темы охватывают некоторые разделы науки и большинство инженерных модулей и охватывают такие концепции, как поток в трубопроводе, конструкция плотины, гидросистема и схемы управления текучей средой. Принципы гидравлики естественным образом используются в организме человека в сосудистой системе и эректильной ткани. Гидравлика со свободной поверхностью - это отрасль гидравлики, имеющая дело со свободным поверхностным потоком, например, в реках, каналах, озерах, эстуариях и морях. Его подпол поток открытого канала исследование поток в открытых каналах.

Слово «гидравлика» происходит от греческого слова ὑδραυλικός ( hydraulikos), которое, в свою очередь, происходит от ὕδωρ ( гидор, по-гречески вода ) и αὐλός ( авлос, что означает труба ).

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 История
    • 1.1 Древние и средневековые эпохи
      • 1.1.1 Персидская империя
      • 1.1.2 Китай
      • 1.1.3 Шри-Ланка
      • 1.1.4 Греко-римский мир
      • 1.1.5 Арабско-исламский мир
    • 1.2 Современная эпоха (ок. 1600 - 1870)
      • 1.2.1 Бенедетто Кастелли
      • 1.2.2 Блез Паскаль
      • 1.2.3 Жан Леонар Мари Пуазей
      • 1.2.4 В Великобритании
      • 1.2.5 Гидравлические модели
  • 2 См. Также
  • 3 Примечания
  • 4 ссылки
  • 5 Внешние ссылки

История

Древние и средневековые эпохи

Водяные колеса

Раннее использование гидроэнергии восходит к Месопотамии и древнему Египту, где орошение использовалось с 6-го тысячелетия до нашей эры, а водяные часы - с начала 2-го тысячелетия до нашей эры. Другие ранние примеры воды власти включают Qanat систему в древней Персии и систему Turpan воды в древней Центральной Азии.

Персидская империя

В Персидской империи, то персы построили сложную систему водяных мельниц, каналов и плотин, известные как Шуштар Historical гидросистема. Проект, начатый царем Ахеменидов Дарием Великим и завершенный группой римских инженеров, захвачен сасанидским царем Шапуром I, был назван ЮНЕСКО «шедевром творческого гения». Они также были изобретателями Каната, подземного акведука. Некоторые из больших древних садов Ирана были орошены благодаря канатам.

Самые ранние свидетельства существования водяных колес и водяных мельниц относятся к древнему Ближнему Востоку в 4 веке до нашей эры, в частности, в Персидской империи до 350 года до нашей эры, в регионах Ирака, Ирана и Египта.

Китай

В древнем Китае были Суншу Ао (VI век до нашей эры), Симэнь Бао (V век до нашей эры), Ду Ши (около 31 года нашей эры), Чжан Хэн (78-139 гг. Н.э.) и Ма Цзюнь (200-265 гг. В Китае были Су Сун (1020–1101 гг.) И Шен Го (1031–1095). Д Ши использовал водяное колесо для питания сильфонов из в доменной печи производства чугуна. Чжан Хэн был первым, кто применил гидравлику, чтобы обеспечить движущую силу при вращении армиллярной сферы для астрономических наблюдений.

Шри-Ланка

Ров и сады в Сигирии

В древней Шри-Ланке гидравлика широко использовалась в древних королевствах Анурадхапура и Полоннарува. Открытие принципа клапанной башни или клапанной ямы (Bisokotuwa на сингальском языке) для регулирования утечки воды приписывают изобретательности более 2000 лет назад. К первому веку нашей эры было завершено несколько крупных ирригационных работ. Макро- и микрогидравлика для удовлетворения домашних садоводческих и сельскохозяйственных нужд, поверхностного дренажа и борьбы с эрозией, декоративных и рекреационных водотоков и подпорных конструкций, а также системы охлаждения были установлены в Сигирии, Шри-Ланка. Коралл на массивной скале на участке включает цистерны для сбора воды. Крупные древние водоемы Шри-Ланки - Калавава (король Дхатусена), Паракрама Самудра (король Паракрама Баху), Тиса Вева (король Дутугамуну), Миннерия (король Махасен).

Греко-римский мир

В Древней Греции греки построили сложные системы водоснабжения и гидроэнергетики. Примером может служить строительство Евпалиносом по государственному контракту водного канала для Самоса, туннеля Евпалиноса. Ранним примером использования гидравлического колеса, вероятно, самого раннего в Европе, является колесо Перахора (3 век до н.э.).

В греко-римском Египте примечательно создание первых автоматов с гидравлическими машинами Ктесибием (процветание около 270 г. до н.э.) и героем Александрии (ок. 10 - 80 г. н.э.). Герой описывает несколько рабочих машин, использующих гидравлическую энергию, таких как силовой насос, который, как известно из многих римских памятников, использовался для подъема воды и в пожарных машинах.

Акведук Сеговии, шедевр I века нашей эры

В Римской империи были разработаны различные гидравлические системы, включая водоснабжение, бесчисленные акведуки, энергию с использованием водяных мельниц и гидравлическую добычу полезных ископаемых. Они были одними из первых, кто использовал сифон для переноса воды через долины, а также применили замалчивание в больших масштабах для разведки, а затем и для добычи металлических руд. Они широко использовали свинец в сантехнических системах для бытовых и общественных нужд, таких как подпитка парилки.

Гидравлическая добыча использовалась на золотых приисках северной Испании, завоеванной Августом в 25 г. до н.э. Аллювиальных золотой рудник в Лас Medulas был один из самых крупных своих шахт. По крайней мере, семь длинных акведуков обрабатывали его, и водные потоки использовались для размывания мягких отложений, а затем для промывки хвостов на предмет ценного содержания золота.

Арабско-исламский мир

В мусульманском мире во время Золотого века ислама и арабской сельскохозяйственной революции (VIII – XIII века) инженеры широко использовали гидроэнергетику, а также раннее использование приливной энергии и большие гидравлические заводские комплексы. Разнообразие водных питанием промышленных мельниц использовались в исламском мире, в том числе Фуллинг мельницах, gristmills, бумажные фабрики, hullers, лесопилки, судовых мельниц, штемпеля мельниц, сталелитейных заводов, сахарных заводов, а также приливных мельницах. К XI веку в каждой провинции исламского мира были действующие промышленные предприятия, от Аль-Андалуса и Северной Африки до Ближнего Востока и Центральной Азии. Мусульманские инженеры также использовали водяные турбины, зубчатые передачи в водяных мельницах и водоподъемных машинах, а также первыми использовали плотины в качестве источника гидроэнергии, используемой для обеспечения дополнительной энергии водяным мельницам и водоподъемным машинам.

Аль-Джазари (1136–1206) описал конструкции 50 устройств, многие из которых приводятся в действие водой, в своей книге «Книга знаний об изобретательных механических устройствах», включая водяные часы, устройство для подачи вина и пять устройств для подъема воды. из рек или бассейнов. К ним относятся бесконечная лента с прикрепленными кувшинами и возвратно-поступательное устройство с откидными клапанами.

Самыми ранними программируемыми машинами были устройства с водным приводом, разработанные в мусульманском мире. Музыкальный секвенсор, программируемый музыкальный инструмент, был самым ранним типом программируемой машины. Первым музыкальным секвенсором был автоматизированный флейтист с водным приводом, изобретенный братьями Бану Муса и описанный в их Книге изобретательных устройств в 9 веке. В 1206 году Аль-Джазари изобрел программируемые автоматы / роботы, работающие на воде. Он описал четырех музыкантов- автоматов, включая барабанщиков, управляемых программируемой драм-машиной, где их можно было заставить играть разные ритмы и разные паттерны ударных. Часы замок, гидро питанием механические астрономические часы изобретен Al-Джазари, был первым программируемым аналоговым компьютером.

Современная эпоха (ок. 1600 - 1870)

Бенедетто Кастелли

В 1619 году Бенедетто Кастелли, ученик Галилео Галилея, опубликовал книгу Della Misura dell'Acque Correnti, или «Об измерении проточной воды», одну из основ современной гидродинамики. Он служил главным консультантом Папы по гидравлическим проектам, то есть управлению реками в Папской области, начиная с 1626 года.

Блез Паскаль

Блез Паскаль (1623–1662) изучал гидродинамику и гидростатику жидкостей, основываясь на принципах гидравлических жидкостей. Его открытие теории гидравлики привело к его изобретению гидравлического пресса, который умножал меньшую силу, действующую на меньшую площадь, на приложение большей силы, суммированной на большую площадь, передаваемой через то же давление (или точное изменение давления) в обоих местах. Закон или принцип Паскаля гласит, что для несжимаемой жидкости в состоянии покоя разница в давлении пропорциональна разнице в высоте, и эта разница остается неизменной независимо от того, изменяется ли общее давление жидкости под действием внешней силы. Это означает, что при увеличении давления в любой точке замкнутой жидкости происходит равное увеличение на всех других концах контейнера, то есть любое изменение давления, приложенного в любой точке жидкости, передается в жидкости в неизменном виде.

Жан Леонар Мари Пуазей

Французский врач Пуазей (1797–1869) исследовал кровоток в организме и открыл важный закон, регулирующий скорость потока в зависимости от диаметра трубки, в которой происходит кровоток.

В Соединенном Королевстве

В нескольких городах в XIX веке были созданы общегородские гидравлические сети для работы с таким оборудованием, как подъемники, краны, шпили и тому подобное. Джозеф Брама (1748–1814) был одним из первых новаторов, а Уильям Армстронг (1810–1900) усовершенствовал устройство для передачи энергии в промышленных масштабах. В Лондоне Лондонская гидравлическая энергетическая компания была основным поставщиком своих труб, обслуживающих большие части лондонского Вест-Энда, Сити и доки, но существовали схемы, ограниченные отдельными предприятиями, такими как доки и железнодорожные станции.

Гидравлические модели

После того, как учащиеся поймут основные принципы гидравлики, некоторые учителя используют аналогию с гидравликой, чтобы помочь учащимся изучить другие вещи. Например:

  • MONIAC Компьютер использует воду, протекающая через гидравлические компоненты для студентов помогают узнать об экономике.
  • Термогидравлическая аналогия использует гидравлические принципы студентов помогают узнать о тепловых схемах.
  • Электронно- гидравлическая аналогия использует гидравлические принципы, чтобы помочь студентам узнать об электронике.

Требование сохранения массы в сочетании со сжимаемостью жидкости дает фундаментальную взаимосвязь между давлением, потоком жидкости и объемным расширением, как показано ниже:

d п d т знак равно β V ( в Q - d V d т ) {\ displaystyle {\ frac {dp} {dt}} = {\ frac {\ beta} {V}} \ left (\ sum _ {\ text {in}} Q - {\ frac {dV} {dt}} \Правильно)}

Предполагая несжимаемую жидкость или «очень большое» отношение сжимаемости к объему содержащейся жидкости, конечная скорость повышения давления требует, чтобы любой чистый поток в собранный объем жидкости приводил к изменению объема.

Смотрите также

Примечания

использованная литература

  • Рашид, Рушди; Морелон, Режис (1996), Энциклопедия истории арабской науки, Лондон: Routledge, ISBN   978-0-415-12410-2.

внешние ссылки

Последняя правка сделана 2023-03-19 02:23:31
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте