Введение. Настоящее учебное пособие разработано для выполнения студентами специальности «Строительство железных дорог

Настоящее учебное пособие разработано для выполнения студентами специальности «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство» Института пути, строительства и сооружений домашней расчетно-графической работы по дисциплине «Гидравлика» по теме «Гидравлический расчет напорных трубопроводов» применительно к водоснабжению строительных площадок. Пособие также может быть рекомендовано для выполнения домашних заданий по дисциплине «Гидравлика» студентам специальностей «Промышленное и гражданское строительство» Института пути, строительства и сооружений, «Экспертиза и управление недвижимостью» Института экономики и финансов и «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство» Вечернего факультета.

Благодаря четырем рассмотренным вариантам задания А,Б,В и Г (возможным схемам водоснабжения строительных площадок) и выбору материала труб из трех наиболее широко применяемых в водоснабжении (стальные, чугунные, асбестоцементные) каждый студент получает возможность решать индивидуальную задачу.

Изложенные в пособии подробно методика гидравлического расчета напорных трубопроводов и теоретические основы этого расчета позволяют студентам получить в одном издании максимальную информацию по данному вопросу, включая необходимые справочные данные, как например, диаметры труб, принятые по ГОСТ. Кроме того, учебное пособие составлено таким образом, что предоставляет студентам возможность освоить и «ручной», и автоматизированный способ расчета.

О преимуществах автоматизированного расчета над «ручным» известно давно. Однако нельзя забывать и о том, что при автоматизированном расчете сложных технических систем, запроектированных на широко распространенных языках программирования С, С++, Delphi, Visual Basic и др. студенту остается только ввести исходные данные и получить результат расчета. При этом многочисленные математические, логические связи и зависимости подсистем и элементов систем между собой остаются невидимыми. Это снижает уровень понимания студентами изучаемого материала. В этом отношении наиболее известной является популярная версия универсальной математической системы Mathcad, которая во всем мире признана лучшей системой для научно-технических вычислений. Она имеет мощные средства для реализации численных методов расчета и математического моделирования в сочетании с возможностью выполнения многих операций символьной математики (компьютерной алгебры). Все это дополняется превосходными средствами визуализации вычислений – от представления исходных данных и результатов вычислений в естественном математическом виде до мощной цветной графики высокого разрешения, включая анимационную графику. Поэтому для автоматизации гидравлических расчетов была применена система Mathcad.

Непосредственное использование методики «ручного» расчета с использованием специальных таблиц не представлялось возможным. Поэтому пришлось разработать специальную методику и соответствующие алгоритмы автоматизированного выполнения гидравлических расчетов, исключающие использование таблиц, кроме ГОСТовских размеров труб, которые включены в программу расчета. Заканчиваются расчеты автоматическим построением графиков, характеризующих их результаты.

В учебном пособии приведены исходные тексты документов Mathcad, содержащие последовательности расчетов по всем вариантам заданий. Наглядность их такова, что даже при отсутствии необходимого для расчетов ПК, студент может лишь по приведенным в документах алгоритмам выполнить необходимые расчеты с использованием калькулятора. Из [3] известно, что определение отметок водопровода производится путем составления уравнений движения жидкости Д.Бернулли. Однако в приведенных текстах документов эти уравнения в начальном виде отсутствуют, а присутствует лишь конечный их вид. Первоначальный вид уравнений Д.Бернулли и переход к конечному виду студент должен уметь записать при защите задания. Кроме того, при защите домашнего задания студент должен по просьбе преподавателя схематически изобразить на соответствующем компьютерном графике: самотечную линию, сифон, дюкер или линию земли с указанием соответствующих отметок в точках перелома, а также начала и конца их.

Приведенная методика автоматизированного гидравлического расчета напорных трубопроводов позволяет пользователям в десятки раз сократить затраты труда, избежать повторных расчетов и возможных ошибок, значительно повышает надежность результатов.