Потери на трение в цилиндр-ой трубе (опытные дан-е)

Движ. вязкого газа в трубе в предпол-ии, что коэф-нт сопрот-я G постоянен. В дейс-сти коэф-нт сопрот-ия зависит от числа Рейнольдса и в общ. случае от безразмерной скорости М. Такая завис-сть устанавл-ся экспер-но. Число Рейн-са д/произв-го сечения цилинд-ой трубы опр-ся:

Из формулы видно, что число Re меняется вдоль трубы только вследствие изменения коэффициента вязкости μ, который зависит от температуры. Мож-но показать, однако, что в теплоизолированной трубе изменения темпе­ратуры невелики. Так, при изменении 'скорости водяного пара в трубе от

λ₁ = 0,2 до λ₂ = 1 температура изменяется на 11%, в то время как давление уменьшается в 4,5 раза, а плотность — в 5 раз. Изменение коэффициента вязкости воздуха в зависи­мости от температуры можно оценить по ф-ле (ф-а 1.1); (ф-а 1.2);

По опытным данным для воздуха a=0,76; μ=1,76х10^-6. Основная задача опыт-ного исследования адиабатических потоков газа в трубах сводится к опреде-лению коэффици­ентов сопротивления G и, следовательно, к нахождению потерь энергии. Методика опытного опред-ия местных значений коэф-ов сопрот-ия в разл-ых сече­ниях трубы осн-ся на уравнении, которое после деления всех членов на а² принимает вид:(форм.1.2)

Как известно, при турбулентном двил ении, возникаю­щем в трубах при Re >3 000, имеют место перемещения макрочастиц в поперечном направле-нии. При этом частицы внешнего потока, обладающие большой кинетической энер­гией, перемещаясь к поверхности, увеличивают кинетиче­скую энергию частиц у стенки, движущихся с малыми скоростями, и наоборот, частицы, пе-реместившиеся от стенки в ядро потока, тормозят здесь движение жидкости.

Оценивая влияние сжимаемости на коэффициент сопро­тивления трубы при сверхзвуковых скоростях, необходимо различать три основных режима течения в трубе. Первый режим отвечает бесскачковому движению потока, скорости которого в каждом сечении трубы сверхзвуковые. Такие режимы течения с коническими скачками, когда поток вплоть до выходного сечения остается сверхзвуковым, составляют вторую группу режимов. Наконец, если Х>Хмакс, то внутри трубы возникает сложная система скачков, за кото­рой поток будет дозвуковым; это — третья группа режимов течения.

37. Пограничный слой. Основные понятия и уравнения

При больших числах Re влияние вязкости сосредоточивается в области потока, непосред­ственно прилегающей к поверхности тела. Эта область имеет малую по сравнению с длиной протяженность в на­правлении нормали к повер-сти тела и называется по­граничным слоем.

Вне пограничного слоя поток имеет пренебрежимо малую завихренность и на этом основании рассматривается как потенциальный. В пограничном слое скорости меняются от нуля на поверхности тела до скоро­сти потенциального потока на внешней границе. Так как толщина слоя невелика, то градиенты скоростей в этой об­ласти достигают больших значений и, следовательно, поток здесь обладает большой завихренностью.

Дифференциальные уравнения ламинарного погра­ничного слоя в форме Л. Прандтля:

Участок внешнего потока, в котором градиенты давления отрицательныq называется конфузорным участком. Область течения за точкой М, характеризуемая положительными градиентами давления , называется дифузорным участком. На конфузорном участке внеш­ний поток ускоряется, а на диффузорном — тормозится.

Отрыв пограничного слоя при обтекании плавной стенки может происходить только в диффузорной области

Дата добавления: 2017-02-01