- •34. Определение числа Рейнольдса.
- •Турбулентное движение жидкости.
- •Гидравлически гладкие и шероховатые поверхности
- •Гидравлическое сопротивление.
- •3 Зоны трения
- •Распределение скоростей и касательных напряжений в турбулентном потоке
- •Г рафики Никурадзе и Мурина
- •П отери напора в местных гидравлических сопротивлениях.
- •Методы и приборы для измерения расходов.
- •Истечение из отверстия и насадки
- •Полное и неполное, совершенное и несовершенное сжатие. Инверсия струи.
- •Истечение жидкости через насадок.
- •Классификация насадков .
33. Режимы движения жидкости. В зависимости от рода жидкости, скорости ее движения и характера стенок, ограничивающих поток, различают два основных режима движения: ламинарный и турбулентный. Ламинарным называют упорядоченное движение, когда отдельные слои скользят друг по другу, не перемешиваясь.
Турбулентным называют режим, при котором наблюдается беспорядочное движение, когда частицы жидкости движутся по сложным траекториям и слои жидкости постоянно перемешиваются друг с другом.
34. Определение числа Рейнольдса.
Число Рейнольдса – безразмерный комплекс величин от которых зависит режим движения жидкости.
|
(4. |
Физический смысл числа Рейнольдса – отношение сил инерции к силам вязкого трения.
|
(4. |
|
(4. |
Турбулентное движение жидкости.
Для турбулентного режима характерно перемешивание жидкости, пульсация скоростей и давлений. Скорость беспорядочно колеблется около некоторого осреднённого значения, которое в данном случае остаётся постоянным.
Характер линии тока в трубе в данный момент времени отличается большим разнообразием, таким образом, турбулентное движение жидкости является неустановившимся, так как скорость давления и траектория частиц изменяется по времени. Однако его можно рассматривать как установившееся при условии, что осреднённый по времени значения скоростей и давлений, а также полный расход потока остаётся положительным во времени.
Так при турбулентном течении отсутствует слойность потока и происходит перемешивание жидкости. Закон трения Ньютона в этом случае выражает лишь малую часть полного касательного напряжения. Благодаря перемешиванию жидкости и переносу количества движения в поперечном сечении r0 касательные напряжения на стенки трубопровода значительно выше, чем при ламинарном движении жидкости.
а) б)
Рисунок 4.14 - а) Характер линий тока в турбулентном потоке, б) Профиль скоростей в турбулентном потоке.
1 – турбулентное ядро,
δл – ламинарный подслой
δп – переходный подслой
|
|
Гидравлически гладкие и шероховатые поверхности
В соответствии с гипотезой турбулентный поток условно можно разделить на две области (рис. 1): «вязкий подслой» (1), находящийся у внутренней стенки трубы, турбулентное ядро в ее центре (2).
Течение жидкости в вязком подслое формируется под влиянием взаимодействия внешних сил с силой вязкости. Течение в турбулентном ядре по Прандтлю происходит под влиянием взаимодействия внешних сил с силой трения, появляющейся за счет перемешивания.
Толщина вязкого подслоя в зависимости от скорости движения рассчитывается по формуле (3)
Из зависимости (3) видно, что чем больше скорость течения жидкости, тем меньше (при прочих равных условиях) толщина вязкого подслоя. При малых скоростях (малых числах Рейнольдса) толщина вязкого подслоя значительна. Она больше, чем выступы шероховатости В1гутренней стенки трубы (они не влияют на течение в ядре и А.). При больших скоростях (больших числах Рейнольдса) толщина вязкого подслоя мала. Выступы шероховатости, не закрываемые вязким подслоем, оказывают непосредственное влияние на течение в ядре, определяя величину коэффициента X. Поэтому в зависимости от соотношения между высотой выступов и толщиной вязкого подслоя 6, трубы делятся на гидравлически гладкие (Д<5„) и гидравлически шероховатые (Д>5„). Учитывая соотношение (3), можно утверждать, что одна и та же труба может быть и гидравлически гладкой, и гидравлически шероховатой. Значит,и потери напора будут различными для гидравлически гладких шероховатых труб.