Шпори з гідро
17. Турбулентний режим перебігу. Основні св-ва потоку. Структура потоку
для турбулентного перебігу характерне перемішування рідини, пульсації швидкостей та тисків. Якщо за допомогою особливо чутливого приладу-самописця виміряти і записати пульсації, наприклад, швидкості за часом у фіксованій точці потоку, то отримаємо картину, подібну до показаної на рис. 1.54. Швидкість безладно коливається біля деякого середнього у0ср п0 часу значення, яке в даному випадку залишається постійним!
Траєкторії частинок, що проходять через цю нерухому точку простору в різні моменти часу, є криві лінії різної форми, незважаючи на прямолінійність труби. Характер ліній струму в трубі в цей час також відрізняється великою різноманітністю (рис. 1.55). Таким чином
РНР. 1.54. Пульсація швидкості в тур-Рис. 1.55. Характер ліній струму в булентному потоці турбулентному потоці
Строго кажучи, турбулентний перебіг завжди є невстановленим, так як значення швидкостей і тисків, а також траєкторії частинок змінюються за часом. Однак його можна розглядати як течію, що встановилася, за умови, що середні за часом значення швидкостей і тисків, а також повна витрата потоку пе змінюються з часом. Така течія зустрічається на практиці досить часто.
18. Особливості турбулентного руху рідини. Пульсація швидкостей та тисків. Відносна напруга в турбулентоном пітку.
Розподіл швидкостей при турбулентному перебігу більш рівномірний, а наростання швидкості біля стінки крутіше, ніж при ламінарному перебігу, для якого характерний параболічний закон розподілу швидкостей.
У зв'язку з цимкоефіцієнт Коріоліса а, що враховує нерівномірність розподілу швидкостей у рівнянні Бернуллі, при турбулентному перебігу значно менше, ніж при ламінарному. На відміну від ламінарного перебігу, деане залежить від Rе і дорівнює 2, тут коефіцієнтає функцією Rе і зменшується із збільшенням останнього від 1,13 при Rе ==Rекр до 1,025 при Rе = 3-106. Як видно з графіка,
наведеного на рис. 1.57 *, криваау разі зростання числа Ке наближається до одиниці, у більшості випадків при турбулентному перебігу можна прийматиа= 1.
Так як при турбулентному перебігу відсутня шаруватість потоку і відбувається перемішування рідини, закон тертя Ньютона в цьому випадку виражає лише малу частину повної напруги. Завдяки перемішування рідини і безперервному перенесення кількості руху в поперечному напрямку дотичне напруга т0 на стінці труби в турбулентному потоці значно більше, ніж у ламінарному, при тих же значеннях числа R і динамічного тиску
19. Втрати енергії на тертя за довжиною турбулентного потоку в круглому трубопроводі.
Якщо при ламінарному перебігу втрата напору на тертя зростає пропорційно швидкості (витрати) в першому ступені, то при переході до турбулентного перебігу помітні деякий стрибок опору і потім більш круте наростання величини hтр по кривій, близькі до параболі другого ступеня.
Зважаючи на складність турбулентного перебігу і труднощів його аналітичного дослідження до теперішнього часу для нього немає досить суворої і точної теорії. Існують напівемпіричні, наближені теорії, наприклад теорія Праідтля** та інші, які тут нерозглядаються.
* Вперше отримано Б. Б. Некрасовим
У більшості випадків для практичних розрахунків, пов'язаних із турбулентним перебігом рідин у трубах, користуються експериментальними даними, систематизованими на основі теорії гідродинамічної подоби.
Основною розрахунковою формулою для втрат напору при турбулентному перебігу в круглих трубах є вже наведена вище як емпірична формула, звана формулою Вейсбаха-Дарсі і має наступний вигляд
Ця основна формула застосовна як при турбулентному, так і при ламінарному перебігу, відмінність полягає лише в значеннях коефіцієнта
20. Коефіцієнт гпдоавлічного тертя в турбулентному потоці. Поняття шорсткості її вплив на
Однак із закону гідродинамічної подоби випливає, що коефіцієнт
Коли шорсткість труби не впливає на її опір (на
застосовна при числі Rе від Rекр до Rе, що дорівнює кільком мільйонам.
При 2300 8 можна також користуватися формулою Блазіуса
21. Графіки Нмкурадзе
І. І. Нікурадзе випробував на опір ряд труб зі штучно створеною шорсткістю на їх внутрішній поверхні. Шорсткість була отримана шляхом приклеювання піщин певного розміру, отриманого просіюванням піску через спеціальні сита. Тим самим було отримано рівномірно розподілена зерниста шорсткість.
П
У другій області коефіцієнт
Третя область - область великих Rе і
Щоб краще зрозуміти ці особливості опору шорстких труб, необхідно врахувати наявність ламінарного шару
Як зазначалося вище, зі збільшенням Ве товщина ламінарного шару
Графік І. І. Нікурадзе дозволяє побудувати зразкову залежність від Ве допустимої шорсткості, тобто такого максимального значення, при якому шорсткість труби ще не впливає на її опір. Для цього слід взяти ті точки на графіку (див. рис.), в яких криві для шорстких труб починають відхилятися від прямоїВдля гладких труб. Очевидно, що зі збільшенням Rе значення допустимої шорсткості зменшується.
22. Основні види місцевих опорів. Коеф місцевих втрат
Найпростіші місцеві гідравлічні опори можна розділити на розширення, звуження та повороти русла, кожне з яких може бути раптовим чи поступовим. Більш складні випадки місцевих опорів є сполуки або комбінації перерахованих найпростіших опорів. Приміром, при перебігу рідини через вентиль потік викривляється, змінює свій напрям, звужується і, нарешті, розширюється до початкових розмірів; при цьому виникають інтенсивні вихреутворення.
Розглянемо найпростіші місцеві опори при режимі турбулентного течії в трубі. Коефіцієнти втрат
