Розподіл швидкостей і визначення втрат напору при турбулентному режимі руху рідини в трубах

При турбулентному режимі швидкість руху в кожній точці змінюється по величині та напрямку, тобто відбувається пульсація швидкості навколо деякого середнього значення, що називаєтья середньою місцевою швидкістю.

Осереднена швидкість умовно видається сталою в точці, що розглядається, та спрямованою паралельно вісі потоку. Цей рух по осередненим швидкостям можемо ураховувати паралельнострумним та застосовувати до нього рівняння Бернуллі. Осереднена швидкість потоку, далі буде визнаватися місцевою швидкістю в даної точці.

Всі рішення розподілу швидкостей потоку по перерізу мають напівемпіричний характер (напівдослідний). Виявлено, що розподіл швидкостей по перерізу також, як і при ламінарному русі, має характер параболи, але ця парабола значно меньш витягнута повздовж вісі. Закон розподілу швидкостей ураховує дотичні напруження повздовж стінок

- динамічна швидкість або швидкість дотичного напруження, м/с.

х - універсальна постійна Прадтнля, яка дорівнює приблизно 0,4.

- коефіціент Дарсі.

Співвідношення середньої і максимальної швидкостей дорівнює 0,7 ¸0,9.

Коефіціент Коріоліса a=1,03¸1,2. Це свідчить про більш рівномірний розподіл швидкостей по перерізу труби в результаті їх пульсації.

(Ламінарний рух)

(Турбулентний рух)

Рис. 23. Розподіл швидкостей у трубі в двох режимах руху рідини.

Німецький вчений Прандтль створив напівемпіричну теорію турбулентності. Згідно з нею, в трубі потік розподіляється на турбулентне ядро і тонкий ламінарний шар по периметру стінки з виступами жорсткості К_е.

Дослідження вчених Нікурадзе і Мурина дозволили отримати напівемпіричні формули і графіки для визначення коефіціента l і обчислення втрат напору по формулі (1) при турбулентному режимі руху рідини у трубах. Це є основний розрахунковий режим при проектуванні.

Дата добавления: 2014-12-25