Основные понятия и определения. Гидравлическое сопротивление и диссипация энергии потока вязкой жидкости

Гидравлическое сопротивление и диссипация энергии потока вязкой жидкости

В процессе освоения раздела необходимо:

I. Изучить следующие темы:

2.1. Основные понятия и определения.

2.2. Законы гидравлического сопротивления при ламинарном движении.

2.3. Законы гидравлического сопротивления при турбулентном движении.

2.4. Потери давления (напора) по длине потока и местные гидралические потери.

II. Выполнить практическую работу №1: «Определение гидравлических потерь по длине» для студентов очной формы обучения специальностей 150202.65 и 151001.65 и для очно-заочной формы обучения специальности 151001.65.

III. Выполнить две лабораторные работы: «Изучение диаграммы уравнения Бернулли и местных потерь напора» и «Изучение потерь напора по длине при равномерном движении жидкости по трубе».

Изучаемые вопросы:

- Ламинарное и турбулентное движение жидкостей и газов. Число Рейнольдса.

- Потери давления (напора) по длине потока.

- Формула Вейсбаха-Дарси для расчета потерь по длине.

- Коэффициент гидравлического трения.

- Понятия об участках местных сопротивлений.

- Виды местных сопротивлений.

- Гидравлические потери в местных сопротивлениях.

- Формул Вейсбаха для определения местных потерь.

Как показывают опыты, возможны два режима течения жидкостей и газов: ламинарный и турбулентный.

Ламинарным называется сложное течение без перемешивания частиц жидкости и без пульсаций скоростей и давлений.

При ламинарном движении жидкости в прямой трубе постоянного поперечного сечения все линии тока направлены параллельно оси труб, отсутствуют поперечные перемещения жидкости.

Однако, ламинарное движение нельзя считать безвихревым, так как в нем хотя и нет видимых вихрей, но одновременно с поступательным движением имеет место упорядоченное вращательное движение отдельных частиц жидкости вокруг своих мгновенных центров с некоторыми угловыми скоростями.

Турбулентным называется течение, cопровождающееся интенсивным перемешиванием жидкости и пульсациями скоростей и давлений. При турбулентном течении наряду с основным продольным перемещением жидкости происходят поперечные перемещения и вращательное движение отдельных объемов жидкости.

Изменение режима течения происходит при определенном соотношении между скоростью V, диаметром d, и вязкостью υ. Эти три фактора входят в формулу безразмерного критерия Рейнольдса:

R_e =V_d/υ,

поэтому вполне закономерно, что именно число R_e, является критерием, определяющим режим течения в трубах.

Число R_e, при котором ламинарное движение приходит в турбулентное, называется критическим Reкр.

Как показывают опыты, для труб круглого сечения

Rекр = 2300,

то есть при Re< Reкр течение является ламинарным,

при Rе>Reкр – турбулентным.

Точнее говоря, вполне развитое турбулентное течение в трубах устанавливается лишь при Re =4000, а при Re=2300 – 4000 имеет место переходная критическая область.

Смена режима течения при достижении Re кр обусловлена тем, что одно течение теряет устойчивость, а другое – приобретает.

Дата добавления: 2014-12-07