Jump to content

Гидравлика

(Перенаправлено с Гидравлика )

Гидравлика и другие исследования [1]
Открытый канал с одинаковой глубиной. Открытоканальная гидравлика имеет дело с однородными и неоднородными потоками.
Иллюстрация гидравлики и гидростатики из «Таблицы гидравлики и гидростатики» из Cyclopædia или Universal Dictionary of Arts and Sciences под редакцией Эфраима Чемберса , 1728, Vol. 1

Гидравлика (от древнегреческого ὕδωρ ( húdōr ) « вода » и αὐλός ( aulos ) « труба ») [2] Это технология и прикладная наука, использующая инженерное дело , химию и другие науки, связанные с механическими свойствами и использованием жидкостей . На самом базовом уровне гидравлика является жидким аналогом пневматики , которая касается газов . Механика жидкости обеспечивает теоретическую основу гидравлики, которая фокусируется на прикладной инженерии, использующей свойства жидкостей. В приложениях гидравлической энергетики гидравлика используется для генерации, управления и передачи энергии с использованием жидкостей под давлением . Гидравлические темы охватывают некоторые области науки и большинство инженерных модулей и охватывают такие концепции, как поток труб , проектирование плотин , гидродинамика и схемы управления жидкостью. Принципы гидравлики естественным образом используются в человеческом организме в сосудистой системе и эректильной ткани . [3] [4]

Гидравлика свободной поверхности — это раздел гидравлики, изучающий свободное поверхностное течение, возникающее, например, в реках , каналах , озерах , эстуариях и морях . подполя Его поток в открытом канале изучает поток в открытых каналах .

Древние и средневековые эпохи

[ редактировать ]
Водяные колеса

Раннее использование энергии воды восходит к Месопотамии и Древнему Египту , где орошение использовалось с 6-го тысячелетия до нашей эры, а водяные часы использовались с начала 2-го тысячелетия до нашей эры. Другие ранние примеры гидроэнергетики включают систему Канат в древней Персии и водную систему Турфан в древней Центральной Азии.

Персидская империя и Урарту

[ редактировать ]

В Персидской империи или предыдущих образованиях Персии персы построили сложную систему водяных мельниц, каналов и плотин, известную как Историческая гидравлическая система Шуштар . Проект, начатый Ахеменидов царем Дарием Великим и завершенный группой римских инженеров, захваченных сасанидским царем Шапуром I , [5] был назван ЮНЕСКО «шедевром творческого гения». [5] Они же были изобретателями [6] Канат . , подземный акведук, около 9 века до нашей эры [7] Благодаря Канату было орошено несколько больших древних садов Ирана. [8]

Канат распространился на соседние территории, в том числе на Армянское нагорье . Там, начиная с начала 8 века до нашей эры, Королевство Урарту провело значительные гидротехнические сооружения, такие как канал Менуа . [9] [7] [10]

Самые ранние свидетельства существования водяных колес и водяных мельниц относятся к древнему Ближнему Востоку, в IV веке до нашей эры. [11] в частности, в Персидской империи до 350 г. до н.э., в регионах Ирака , Ирана , [12] и Египет . [13]

В древнем Китае жили Суньшу Ао (6 век до н. э.), Симэнь Бао (5 век до н. э.), Ду Ши (около 31 г. н. э.), Чжан Хэн (78–139 гг. н. э.) и Ма Цзюнь (200–265 гг. н. э.), а средневековые В Китае были Су Сун (1020–1101 гг. н.э.) и Шэнь Го (1031–1095 гг.). Ду Ши использовал водяное колесо для привода в действие сильфонов доменной печи, производившей чугун . Чжан Хэн был первым, кто применил гидравлику для обеспечения движущей силы вращения армиллярной сферы для астрономических наблюдений . [14] [15]

Шри-Ланка

[ редактировать ]
Ров и сады в Сигирии

В древней Шри-Ланке гидравлика широко использовалась в древних королевствах Анурадхапура и Полоннарува . [16] Открытие принципа клапанной башни или клапанной ямы (Bisokotuwa на сингальском языке) для регулирования утечки воды приписывают изобретательности более 2000 лет назад. [17] К первому веку нашей эры было завершено несколько масштабных ирригационных работ. [18] были установлены макро- и микрогидравлика для удовлетворения бытовых нужд садоводства и сельского хозяйства, поверхностный дренаж и борьба с эрозией, декоративные и рекреационные водотоки и подпорные конструкции, а также системы охлаждения В Сигирии , Шри-Ланка, . Коралл на массивной скале на этом месте включает в себя цистерны для сбора воды. Крупными древними водоемами Шри-Ланки являются Калавева (король Дхатусена), Паракрама Самудра (король Паракрама Баху), Тиса Вева (король Дутугамуну), Миннерия (король Махасен).

Греко-римский мир

[ редактировать ]

В Древней Греции греки построили сложные водные и гидравлические энергетические системы. Примером может служить строительство Эупалиносом по государственному контракту водопояного канала для Самоса , Туннеля Эупалиноса . Ранним примером использования гидравлического колеса, вероятно, самым ранним в Европе, является колесо Перахора (3 век до н.э.). [19]

В греко-римском Египте примечательно строительство первых гидравлических машин- автоматов Ктесибием (ок . (расцвет около 270 г. до н. э.) и Героем Александрийским 10–80 гг. н.э.). Герой описывает несколько рабочих машин, использующих гидравлическую энергию, таких как силовой насос , который известен во многих римских памятниках как используемый для подъема воды и в пожарных машинах. [20]

Акведук в Сеговии , шедевр I века нашей эры.

В Римской империи были разработаны различные применения гидравлики, включая общественное водоснабжение, бесчисленные акведуки , энергетику с использованием водяных мельниц и гидравлическую добычу полезных ископаемых . Они были одними из первых, кто использовал сифон для подачи воды через долины, и применяли глушение в больших масштабах для разведки и последующей добычи металлических руд . Они широко использовали свинец в водопроводных системах бытового и общественного водоснабжения, например, в парилках . [ нужна ссылка ]

Гидравлическая добыча использовалась на золотых приисках северной Испании, завоеванных Августом в 25 г. до н.э. Россыпной золотой рудник Лас Медулас был одним из крупнейших их рудников. Его обслуживали как минимум семь длинных акведуков, а водные потоки использовались для размывания мягких отложений, а затем для промывки хвостов на предмет ценного содержания золота. [21] [22]

Арабско-исламский мир

[ редактировать ]

В мусульманском мире во время Золотого века ислама и Арабской сельскохозяйственной революции (8–13 вв.) инженеры широко использовали гидроэнергетику , а также раннее использование энергии приливов и отливов . [23] и крупные гидравлические заводские комплексы. [24] В исламском мире использовались различные промышленные мельницы с водяным приводом, в том числе валятельные , зерновые , бумажные , шелушильные , лесопильные , судовые , штамповочные , сталелитейные , сахарные и приливные мельницы . К 11 веку эти промышленные мельницы работали в каждой провинции исламского мира, от Аль-Андалуса и Северной Африки до Ближнего Востока и Центральной Азии . [25] Мусульманские инженеры также использовали водяные турбины , использовали шестерни в водяных мельницах и водоподъёмных машинах, а также были пионерами в использовании плотин в качестве источника гидроэнергии, используемой для подачи дополнительной энергии водяным мельницам и водоподъёмным машинам. [26]

Аль-Джазари (1136–1206) описал конструкции 50 устройств, многие из которых были с водяным приводом, 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 к ней кувшинами и возвратно-поступательное устройство с шарнирными клапанами. [27]

Самыми ранними программируемыми машинами были устройства с водяным приводом, разработанные в мусульманском мире. Музыкальный секвенсор , программируемый музыкальный инструмент , был самым ранним типом программируемой машины. Первым музыкальным секвенсором был автоматический флейтист с водяным приводом, изобретенный братьями Бану Муса и описанный в их « Книге гениальных устройств » в 9 веке. [28] [29] с водным приводом В 1206 году Аль-Джазари изобрел программируемые автоматы/ роботы . Он описал четырех музыкантов- автоматов , в том числе барабанщиков, управляемых программируемой драм-машиной , которую можно было заставить играть разные ритмы и разные рисунки ударных. [30]

Современная эпоха (ок. 1600–1870).

[ редактировать ]

Бенедетто Кастелли и итальянская гидравлика

[ редактировать ]

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. Начиная с 1626 года он служил главным консультантом Папы по гидротехническим проектам, то есть по управлению реками в Папской области. [31]

Наука и техника использования воды в Италии 1500–1800 годов в книгах и рукописях представлена ​​в иллюстрированном каталоге, опубликованном в 2022 году. [32]

Блез Паскаль

[ редактировать ]

Блез Паскаль (1623–1662) изучал гидродинамику и гидростатику жидкостей, сосредоточив внимание на принципах гидравлических жидкостей. Его открытие теории гидравлики привело к изобретению гидравлического пресса , который умножал меньшую силу, действующую на меньшую площадь, в приложение большей силы, суммируемой на большей площади, передаваемой через то же давление (или точное изменение давления). ) в обоих местах. Закон или принцип Паскаля гласит, что для неподвижной несжимаемой жидкости разница давлений пропорциональна разнице высот, 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 ограниченной жидкости происходит одинаковое увеличение на всех остальных концах контейнера, т. е. любое изменение давления, приложенного в любой точке жидкости, передается без уменьшения по всем жидкостям.

Жан Леонар Мари Пуазейль

[ редактировать ]

Французский врач Пуазей (1797–1869) исследовал поток крови через тело и открыл важный закон, определяющий скорость потока в зависимости от диаметра трубки, в которой происходит поток. [33] [ нужна ссылка ]

В Великобритании

[ редактировать ]

В 19 веке в нескольких городах были созданы общегородские гидравлические сети для управления таким оборудованием, как лифты, краны, кабестаны и тому подобное. Джозеф Брама [34] (1748–1814) был одним из первых новаторов, а Уильям Армстронг [35] (1810–1900) усовершенствовал аппараты для подачи электроэнергии в промышленных масштабах. В Лондоне Лондонская гидравлическая энергетическая компания. [36] была основным поставщиком труб, обслуживающих большую часть лондонского Вест-Энда , Сити и доков , но существовали схемы, ограничивавшиеся отдельными предприятиями, такими как доки и железнодорожные товарные склады .

Гидравлические модели

[ редактировать ]

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

  • Компьютер MONIAC ​​использует воду, протекающую через гидравлические компоненты, чтобы помочь студентам изучать экономику.
  • Теплогидравлическая аналогия использует гидравлические принципы, чтобы помочь учащимся изучить тепловые схемы.
  • В электронно- гидравлической аналогии используются гидравлические принципы, чтобы помочь учащимся изучить электронику.

Сохранение требуемой массы жидкости в сочетании со сжимаемостью приводит к фундаментальной взаимосвязи между давлением, расходом жидкости и объемным расширением, как показано ниже: [37]

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 создавал объемное изменение.

См. также

[ редактировать ]

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ НЭЗУ Иехиса (1995), Суиригаку, Рютай-рикигаку , Асакураэ Шотен, стр. 17, ISBN.  978-4-254-26135-6 .
  2. ^ Чисхолм, Хью , изд. (1911). «Гидравлика» . Британская энциклопедия . Том. 14 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 35.
  3. ^ «Система кровообращения: гидравлика человеческого сердца» . 1 мая 2017 года. Архивировано из оригинала 1 мая 2017 года . Проверено 19 марта 2019 г.
  4. ^ Мелдрам, Дэвид Р.; Бернетт, Артур Л.; Дори, Грейс; Эспозито, Кэтрин; Игнарро, Луи Дж. (2014). «Эректильная гидравлика: максимизация притока при минимизации оттока». Журнал сексуальной медицины . 11 (5): 1208–20. дои : 10.1111/jsm.12457 . ПМИД   24521101 .
  5. Перейти обратно: Перейти обратно: а б Центр, Всемирное наследие ЮНЕСКО. «Историческая гидросистема Шуштара» . Whc.unesco.org . Проверено 1 сентября 2018 г.
  6. ^ Голдсмит, Эдвард (2012). Канаты Ирана .
  7. Перейти обратно: Перейти обратно: а б Ломбард, Пьер (1991). «От естественного ритма к человеческому ритму: жизнь и смерть традиционной техники канат» . MOM-издания . 20 (1): 69–86.
  8. ^ «Канаты Ирана · Эдвард Голдсмит» . архив.есть . 14 апреля 2013 года. Архивировано из оригинала 14 апреля 2013 года . Проверено 1 сентября 2018 г.
  9. ^ Виолле, Пьер-Луи (2004). Гидравлика в древних цивилизациях: 5000 лет истории (на французском языке). Пресс де Пон. ISBN  978-2-85978-397-6 .
  10. ^ Берни, Чарльз (1972). «Урартские ирригационные работы» . Анатолийские исследования . 22 : 179–186. дои : 10.2307/3642562 . ISSN   0066-1546 . JSTOR   3642562 . S2CID   131657710 .
  11. ^ Терри С. Рейнольдс, Сильнее сотни человек: история вертикального водяного колеса , JHU Press, 2002 ISBN   978-0-8018-7248-8 , с. 14
  12. ^ Селин, Хелейн (2013). Энциклопедия истории науки, техники и медицины в незападных культурах . Springer Science & Business Media . п. 282. ИСБН  978-94-017-1416-7 .
  13. ^ Ставрос И. Яннопулос; Герасимос Либератос; Николаос Теодоссиу; Ван Ли; Мохаммад Валипур; Альдо Тамбуррино; Андреас Н. Ангелакис (2015). «Эволюция водоподъемных устройств (насосов) на протяжении веков во всем мире» . Вода . 7 (9). МДПИ : 5031–5060. дои : 10.3390/w7095031 .
  14. ^ Фу, Чуньцзян; Липин., Ян; Н., Хан, Ю.; Редакционная статья, Asiapac (2006). Истоки китайской науки и техники . Азиатско-Тихоокеанский регион. ISBN  978-981-229-376-3 . OCLC   71370433 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  15. ^ «Армиллярная сфера» . Библиотека Конгресса . Проверено 10 июля 2022 г.
  16. ^ «Шри-Ланка — страновое исследование» (PDF) . Правительство США, Министерство армии. 1990. Архивировано из оригинала (PDF) 5 сентября 2012 года . Проверено 9 ноября 2011 г.
  17. ^ «Шри-Ланка – История» . Центр азиатских исследований Мичиганского государственного университета. Архивировано из оригинала 28 декабря 2011 года . Проверено 9 ноября 2011 г.
  18. ^ «Традиционная Шри-Ланка или Цейлон» . Государственный университет Сэма Хьюстона. Архивировано из оригинала 27 сентября 2011 года . Проверено 9 ноября 2011 г.
  19. ^ Томлинсон, РА (2013). «Перахорская водопроводная станция: Дополнения». Ежегодник Британской школы в Афинах . 71 : 147–8. дои : 10.1017/S0068245400005864 . JSTOR   30103359 . S2CID   129173283 .
  20. ^ Музей Виктории и Альберта. «Каталог коллекции машиностроения в научном отделе Музея Виктории и Альберта в Южном Кенсингтоне, с описательными и историческими примечаниями». Улан Пресс. 2012.
  21. ^ Центр, Всемирное наследие ЮНЕСКО. «Лас Медулас» . Whc.unesco.org . Проверено 13 июня 2017 г.
  22. ^ «Козыри» . Кастилия и Леон, внесенные в список Всемирного наследия ЮНЕСКО (на европейском испанском языке). 30 октября 2014 года . Проверено 13 июня 2017 г.
  23. ^ Ахмад Ю. аль-Хасан (1976). Таки ад-Дин и арабское машиностроение , стр. 34–35. Институт истории арабской науки Университета Алеппо .
  24. ^ Майя Шацмиллер , с. 36.
  25. ^ Адам Роберт Лукас (2005), «Промышленное мукомольное производство в древнем и средневековом мире: обзор свидетельств промышленной революции в средневековой Европе», Technology and Culture 46 (1), стр. 1–30 [10].
  26. ^ Ахмад Ю. аль-Хасан , Передача исламских технологий на Запад, Часть II: Передача исламской инженерии. Архивировано 18 февраля 2008 г. в Wayback Machine.
  27. ^ Аль-Хассани, Салим (30 января 2008 г.). «800 лет спустя: памяти Аль-Джазари, гениального инженера-механика» . Мусульманское наследие . Фонд науки, технологий и цивилизации . Проверено 30 апреля 2015 г.
  28. ^ Кутсьер, Теун (2001), «О предыстории программируемых машин: музыкальные автоматы, ткацкие станки, калькуляторы», Mechanism and Machine Theory , 36 (5), Elsevier: 589–603, doi : 10.1016/S0094-114X(01)00005 -2 .
  29. ^ Капур, Аджай; Карнеги, Дейл; Мерфи, Джим; Лонг, Джейсон (2017). «Громкоговорители по желанию: история электроакустической музыки без громкоговорителей» . Организованный звук . 22 (2). Издательство Кембриджского университета : 195–205. дои : 10.1017/S1355771817000103 . ISSN   1355-7718 .
  30. ^ Профессор Ноэль Шарки, Программируемый робот 13-го века (Архив) , Университет Шеффилда .
  31. ^ «Проект Галилео – Наука – Бенедетто Кастелли» . Galileo.rice.edu .
  32. ^ Эндрюс, Марк Э. 2022. Наука и инженерия воды: иллюстрированный каталог книг и рукописей по итальянской гидравлике 1500-1800 гг. Торонто: Публикации AE.
  33. ^ Сутера и Скалак, Сальваторе и Ричард. История закона Пуазейля. Анну. Преподобный Fluid Mech. 1993. 25: 1-19.
  34. ^ «Джозеф Брама» . Robinsonlibrary.com . 23 марта 2014 г. Архивировано из оригинала 24 октября 2006 г. Проверено 8 апреля 2014 г. {{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  35. ^ «Уильям Джордж Армстронг, барон Армстронг Крэгсайд (1810-1900)» . Викторианвеб.орг . 22 декабря 2005 г. Проверено 8 апреля 2014 г.
  36. ^ «Subterranea Britannica: Объекты: Гидравлическая электростанция в Лондоне» . Subbrit.org.uk . 25 сентября 1981 года . Проверено 8 апреля 2014 г.
  37. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 23 апреля 2018 года . Проверено 23 апреля 2018 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  • Рашид, Рушди; Морелон, Режис (1996), Энциклопедия истории арабской науки , Лондон: Routledge, ISBN  978-0-415-12410-2 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: b53af73b76e08c0f3ad82614ad982eb7__1721206920
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/b5/b7/b53af73b76e08c0f3ad82614ad982eb7.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Hydraulics - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)