Потери напора при турбулентном движении

Основной расчетной формулой для расчета потери напора при турбулентном течении в круглых трубах является уже приводившаяся ранее универсальная формула Дарси–Вейсбаха

,

где – коэффициент потерь на трение при турбулентном течении. Закон сопротивления, устанавливаемый этой формулой, принято называть законом квадратичного сопротивления.

Формулы для определения коэффициента

По опытным данным в общем случае движения жидкости

,

где – относительная гладкость, Δ – высота выступов шероховатости, – радиус трубы.

Величина называется относительной шероховатостью.

Опытное определение зависимости проводилось многими исследователями. Наибольшей широтой, обстоятельностью и практической значимостью отличаются исследования Г. А. Мурина, Ф. А. Шевелева, Никурадзе и А. П. Зегжда.

Обратимся к результатам опытов Никурадзе, произведенных еще в 1932 г. и не утративших своего значения до настоящего времени.

На его графике по оси абсцисс отложены величины , а по вертикальной оси – применительно к трубопроводам с однородной зернистой шероховатостью.

Были выяснены пять характерных зон сопротивления, в каждой из которых эта зависимость носит особый характер (рис.15).

Рис.15 График Никурадзе

Как мы уже говорили, турбулентный поток характеризуется беспорядочным, хаотичным движением частиц жидкости.

Если с помощью прибора – самописца измерить и записать измерение скорости, то получим следующую картину:

Скорость беспорядочно колеблется около некоторого осредненного V_0ср по времени значения, которое в данном случае остается постоянным.

Траектории частиц, проходящих через данную неподвижную точку пространства в разные моменты времени, представляют собой кривые линии разной формы, несмотря на прямолинейность трубы.

Для исследования турбулентного движения его разлагают на cpеднение по времени движения и пульсационное движение.

Дата добавления: 2014-12-07