Коэффициент
Буссинеска - отношение фактического количества движения к условному .
Количество движения, выраженное через среднюю скорость,
. (3.99)
Для
турбулентных потоков на основании опытных исследований .
На
практике при решении гидравлических задач обычно коэффициент Буссинеска не
учитывается, т.е. принимается .
Средние
скорости в сечениях равны, и
, тогда количество движений для массы
элементов участков:
;
. (3.100)
Изменение количества движения
. (3.101)
Относительно
оси
. (3.102)
Рассмотрим
все внешние силы и импульс, действующие на объем жидкости, находящийся между сечениями 1-1 и 2-2.
• Силы
давления, действующие на торцы сечений 1-1 и 2-2,определяются силами и
. Проекция импульса сил
давления на ось
. (3.103)
• Сила
тяжести выделенного объема жидкости . Проекция импульса сил
давления на ось
. (3.104)
• Силы
реакции боковых стенок, ограничивающих рассматриваемый объем жидкости, равны . Проекция импульса сил реакций стенок на
ось
. (3.105)
• Сила
внешнего трения, воздействующая на внутренние стороны боковых стенок, - . Проекция импульса сил внешнего трения на
. (3.106)
Таким
образом, импульс на ось
. (3.107)
Уравнение изменения количества движения в гидравлической форме согласно (3.102) и (3.107) имеет следующий вид:
. (3.108)
Уравнение изменения количества движения в гидравлическом виде можно сформулировать следующим образом.
Изменение количества движения потока жидкости при переходе от плоского живого сечения 1-1 к плоскому живому сечению 2-2 за единицу времени относительно выбранной координатной оси равно сумме проекции внешних сил на ось, действующих на объем жидкости между сечениями 1-1 и 2-2.
3.12. НЕКОТОРЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ
Расходомер Вентури
Расходомер
Вентури представляет собой плавно суженную и расширяющуюся цилиндрическую
вставку, устанавливаемую в трубе. Чтобы понять принцип его работы, рассмотрим
рис. 3.13. Установим два пьезометра: один в расширенной части расходомера,
другой - в сужении. Приведенные далее рассуждения должны показать, что при
изменении расхода жидкости, проходящей по трубопроводу, меняется разность
показаний пьезометров.
Рис. 3.13. Расходомер Вентури
Напишем
уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2, полагая отсутствие потерь напора, :
. (3.109)
Поскольку, следовательно, показания пьезометра в первом
сечении будут больше, чем во втором:
.
Разность показаний пьезометров составляет
. (3.110)
Подставив выражение (3.110) в уравнение (3.109), получим
. (3.111)
Поскольку площади поперечных сечений 1-1 и 2-2 известны, то, используя уравнение неразрывности для несжимаемой жидкости, имеем
,
или
.
Подставив
полученное выражение для , в уравнение (3.111) и
решив его относительно скорости
, получим
. (3.112)
Теоретический расход жидкости в трубопроводе составляет
. (3.113)
или
,
где - постоянная
расходомера.
. (3.114)
Таким образом, если известны диаметр трубы и диаметр сужения и измерена разность пьезометрических высот, то можно вычислить расход жидкости, проходящей по трубопроводу по формуле (3.113).
Следует
отметить, что в случае движения идеальной жидкости приведенные ранее
рассуждения правильны. При движении через расходомер вязкой жидкости возникают
потери напора, поэтому необходимо ввести в конечную формулу соответствующую
поправку на сопротивление в виде коэффициента расхода водомера ,
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.