Предмет гидравлика и основные физические свойства жидкости. Основные физические свойства жидкости. Понятие об идеальной жидкости, страница 17

- учитывает отклонение формы трубы от идеальной;

- в смятой в месте изгиба трубе;

- смятие до ;

- в гибких шлангах <1600;

- при перегибах шлангов.

1.3.10. Турбулентное движение жидкости в трубах

Турбулентное течение в гладких трубах. В виду того, что при турбулентном течении отсутствует слоистость потока и происходит перемешивание жидкости, закон трения Ньютона неприемлем (рис. 1.60.). В поперечном направлении касательные напряжения на стенки трубы, в турбулентном режиме, больше, чем в ламинарном, при тех же значениях .

Рис. 1.60. Траектории движения при турбулентном режиме.

Распределение скоростей в турбулентном потоке более равномерно, чем в ламинарном, а нарастание скорости у стенки более крутое, по сравнению с ламинарным параболическим законом (рис. 1.61.).

Коэффициент , при турбулентном режиме меньше, чем при ламинарном. Так, он изменяется: от =1,13, при , до при . Практически (рис. 1.61.).

6,2

3,8

Рис. 1.61. К определению коэффициента .

Потери энергии при турбулентном течении, в гладких трубках постоянного сечения (на трение) больше, чем при ламинарном при тех же , , , при одинаковых (рис. 1.62.). Увеличение потерь энергии происходит от вихреобразования в потоке.

При ламинарном: - скорость в первой степени;

при турбулентном: - в квадрате.

Рис. 1.62. График зависимости потерь напора от скорости.

Так как на практике гладкие трубопроводы встречаются крайне редко, рассмотрим турбулентный режим движения жидкости в целом.

Установлено, что турбулентный поток весьма сложен и несмотря на большие исследования еще мало изучен (т.к. движение беспорядочно).

При этом скорость в любой точке потока постоянно изменяется как по направлению, так и по величине (рис. 1.63.). Кривая АВС – изменение скорости в зависимости от времени .

Это явление называется пульсацией скоростей ;

Рис. 1.63. График пульсации скоростей.

Из рисунка 1.63. следует, что скорость пульсаций U:

, где: - мгновенная скорость;

- осредненная скорость.

Тогда:

Установившееся движение при турбулентном режиме – это движение, при котором в любой точке пространства занятого жидкостью, осредненная скорость и гидродинамическое давление не меняются с течением времени.

Наличие перемешивания в турбулентном потоке и связанного с ним переноса количества движения из одного слоя жидкости в другой, приводят к определенному выравниванию осредненных скоростей в различных потоках живого сечения (рис. 1.64.). При этом, чем больше , тем более выражена эпюра скоростей.

Представленная ниже схема (рис. 1.64. и рис. 1.65.) показывает, что скорость от стенок у турбулентного режима движения нарастает быстрее, чем у ламинарного, а затем изменения малы.