ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние шероховатости стенок трубы на ее сопротивление Предельные режимы течения. Режим установившейся шероховатости из "Механика жидкости и газа " ОТ продольной скорости. Как видно из рис. 191, эти производные при турбулентном режиме движения в трубе имеют гораздо более высокий порядок, чем при ламинарном, что соответствует большему значению ламинарного трения на стенке. Можно в грубом приближении предположить, что весь поток в трубе разбивается на две характерные области 1) ядро течения, где поток чисто турбулентен и влияние вязкости пренебрежимо мало, и 2) пристеночный слой, где движение, наоборот, целиком определяется силами вязкости, а члены, представляющие турбулентное трение, ничтожны. В отличие от турбулентного ядра течения пристеночный слой называют ламинарным подслоем. [c.610] Не следует смешивать понятия пристеночного, ламинарного подслоя в трубе с ранее введенным представлением о ламинарном пограничном слое. Напомним, что движение вязкой жидкости в пограничном слое определялось как силами вязкости и давлений, так и инерционными влияниями движение в пограничном слое не было равномерным, а сам слой нарастал по толщине вниз по потоку. В рассматриваемом сейчас ламинарном подслое движение равномерно и происходит под действием голько движущего перепада давлений и сил вязкости. Пограничный слой граничит с внешним безвихревым потоком, ламинарный подслой располагается иод турбулентным ядром течения, законы движения которого не имеют ничего общего с потенциальным потоком. Нам придется в дальнейшем иметь дело с турбулентным пограничным слоем в этом случае вблизи стенки, на дне турбулентного пограничного слоя, будет существовать ламинарный подслой. [c.610] Формулы (29) и (29 ) заключают в себе новую константу а, которая вместе с уже ранее введенной константой у. представляет совокупность двух характерных констант турбулентности. Определить эти две константы в настоящее время можно только из опытов, причем только опыты могут подтвердить тот основной факт, что -/ и а действительно представляют постоянные величины, не зависящие ни от физических свойств жидкости, ни от скорости движения, ни от размеров трубы, или, более точно, не зависят от рейнольдсова числа. [c.611] Располагая формулами распределения скоростей и выражением для толщины ламинарного подслоя и скорости иа внешней его границе, легко выведем и искомые формулы сопротиаленин. [c.612] Для получения формул сопротивления можно использовать любой из следующих двух путей или применяя к оси трубы формулу скоростей (31), Б которой коэффициенты определены при помошл значения скорости на границе ла.минарного подслоя, или, наоборот, применяя к границе ламинарного подслоя формулу (270 с постоянными, определенными через скорость на оси трубы. [c.613] Из приведенных формул вытекает следующий пут1) расчета установившегося турбулентного движения жидкости в круглой трубе. [c.615] Остается воспользоваться формулой скоростей (31), чтобы задача была полностью решена. [c.615] Сопротивление трубы глубоко связано с явлениями, происходящими в ламинарном подслое в непосредственной близости к стенке. Именно этим объясняется, почему, несмотря на пренебрежение вязкими членами в уравнениях движения в турбулентном ядре течения, распределение скоростей и сопротивление грубы оказываются зависящими от числа Рейнольдса. [c.615] что было изложено в предыдущем параграфе, относилось лишь к движению в гладкой трубе, со строго цилиндрической поверхностью. На практике приходится иметь дело с более или менее шероховатыми трубами, а также с трубами с неточной цилиндрич-ностью внз -тренней поверхности (волнистость). [c.616] Несколько идеализируя и вместе с тем обобщая понятие шероховатости, представим себе, что внугренняя поверхность трубы покрыта бугорками, имеющими вид зерен примерно одинакового размера. Обозначим через к высоту бугорка шероховатости (практически, среднюю высоту) и условимся называть величину к, выраженную в мм, абсолютной шероховатостью, а отношение высоты бугорка к к радиусу трубы а — относительной шероховатостью. В дальнейшем предполагается, что относительная шероховатость сравнительно невелика (от 0,2 до 50/о). [c.616] Таким образом, каждому значению рейнольдсова числа соответствуют определенные границы относительной шероховатости, в которых можно пользоваться теми или другими формулами. [c.621] Вернуться к основной статье