ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Осредиенная скорость и скорость пульсации из "Гидравлика " Широкие экспериментальные исследования гидравлических сопротивлений показывают, что потери энергии существенно зависят от поведения самих частиц жидкости ирн ее движении. [c.73] Изучению поведения частиц жидкости в потоке (режима движения) стали уделять необходимое внимание лишь в последние десятилетия. [c.73] Одиако еще в 1880 г. великий русский ученый Д. И. Менделеев в работе О сопротивле-К1ГИ жидкостей и воздухоплавании предвосхитил открытия последующего периода. В своей работе Д. И. Менделеев указывает па наличие видов движения жидкости, которые отличаются разными зависимостями сил трения от скорости движения. [c.73] Физическая характеристика условий, определяющих режим движения жидкостей, была найдена английски.м физиком Осборио.м Рейнольдсом в 1883 г. [c.73] Схема опытной установки для исследования режимов движения показана на рис. 7-1. К баку Б достаточно больших размеров, наполненному исследуемой жидкостью, присоединена стеклянная трубка Т с площадью сечения о), снабженная на конце краном К для регулирования расхода через трубу. Величина расхода определяется мерным баком М. [c.73] Для уменьшения возмущений, вносимых в поток, вход из бака в трубу сделан плавным. Над большим баком расположен маленький бачок С, наполненный раствором какой-нибудь краски с плотностью, близк ой к плотности исследуемой жидкости. От бачка С отходит тоненькая трубка Ти изогнутая внизу так, что заостренный выходной конец ее несколько вдвинут во входной участок большой стеклянной трубы. Расход через тоненькую трубку регулируется краном Р. [c.73] Замечательно, что краска при этом движется в трубе Т, ие смешиваясь с остальной жидкостью. Создается на первый взгляд впечатление, что окрашенная струйка как бы застыла внутри трубы (рис. 7-2,о). Заметного обмена частицами меж.ту подкрашенной струйкой и окружающей ее массой жидкости не происходит. Если впустить в жидкость несколько подкрашенных струек, то все они будут двигаться отдельными струйками, не смешиваясь с остальной массой жидкости. Таким образом, в прямой стеклянной трубе 7 вся жидкость движется отдельными слоями, не смешивающимися между собой, линии тока прямолинейны и устойчивы. [c.73] Если затем еще несколько приоткрыть кран К стеклянной трубы, то расход воды через трубу, а соответственно и скорость v несколько увеличатся. Качественно картина явления нисколько не изменится. Ио-ирежие.му окрашенные струйки будут двигаться, не смешиваясь с остальной массой жидкости в трубе Т. Так будет продолжаться довольно долго, если открытие крана К увеличивать понемногу и плавно. [c.73] Но вдруг при некотором большем открытии крапа окрашенная струнка начинает искривляться, линия тока становится извилистой. Сама струйка становится дрожащей, колеблющейся (пульсирующей), что может происходить только в результате непрерывного изменения (пульсации) во времени вектора скорости в точках пространства. [c.73] Характер (режим) движения, а также само движение жидкости, при котором отсутствует пульсация скорости, приводяицая к перемешиванию частиц, называют ламинарным (от латинского слова lamina — слой). [c.74] В отличие от него режим движения и само движение жидкости с пульсацией скоростей, приводящей к перемешиванию частиц потока, называют турбулентным (от латинского слова turbulentus — беспорядочный). [c.74] При обратном проведении опыта, т. е. при постепенном закрывании крана после полного его открытия, явление повторяется в обратном порядке, однако переход от турбулентного режима к ламинарному происходит при скорости, меньшей той, при которой наблюдался переход от ламинарного движения к турбулентному. Режим потока в этой сравнительно небольшой переходной области является ламинарным или турбулентным, так как в этой переходной зоне режим неустойчив и под влиянием случайных факторов может принимать как ту, так и другую формы. [c.74] Важно то обстоятельство, что изменения в общем режиме движения жидкости непосредственно влияют на законы гидравлического сопротивления. Все опыты согласованно показывают различное влияние скорости v на величину потерь энергии при разных режимах движения. [c.74] Если результаты опытов изобразить графически, откладывая значения Ig/iTp по оси ординат, а значения Ig v по оси абсцисс (рис. 7-3), то зависимость между Ig/iip и Igu получается в виде отрезков прямых линий. [c.74] В формуле (7-1) m = tgO, где О — угол наклона соответствующего отрезка прямой к оси абсцисс. [c.74] Более подробно этот вопрос будет рассмотрен в следующих главах. [c.74] Как уже отмечалось, режи.м движения жидкости влияет на величину потерь энергии по длине потока. [c.74] Опыты показали, что режим движения жидкости зависит от вязкости жидкости р, ее плотности р, средней скорости течения о и геометрических размеров русла /, где I — некоторый характерный геометрический размер русла, например для круглой трубы — ее диаметр. [c.74] Значение числа Рейнольдса, соответствующее устойчивому пере.ходу от турбулентного режима к ламинарному, называют критическим число.м Рейнольдса Ке, р. [c.75] Вернуться к основной статье