ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Потери напора при ламинарном течении в круглых трубах из "Гидравлические и пневматические системы " Уравнения кинематики и динамики жидкости весьма значительно отличаются от аналогичных уравнений для твердого тела. Это вызвано прежде всего особенностями исследуемого объекта, т. е. жидкости, частицы которой не имеют жесткой связи между собой. Отсутствие жесткой связи существенно усложняет рассмотрение процессов, происходящих в жидкости. Для упрощения изучения течений в гидромеханике широко используется так назьшаемая идеальная жидкость. Под этим термином понимают не существующую в природе абсолютно невязкую жидкость. Тогда происходящие явления сначала исследуются применительно к идеальной жидкости, а затем полученные закономерности переносятся с введением корректирующих поправок на потоки реальных жидкостей. [c.47] Течение жидкости, как и любое другое движение, может быть установившимся и неустановившимся. При установившемся течении все физические параметры в данной точке потока (скорость, давление и др.) остаются неизменными во времени. Примером установившегося течения может служить истечение через отверстие в дне сосуда, в котором поддерживается постоянный уровень жидкости. При неустановившемся течении физические параметры в данной точке потока (или некоторые из них) меняются во времени. Для примера можно привести рассматриваемое выше истечение, но без поддержания постоянного уровня жидкости в сосуде, т.е. истечение до полного опорожнения. В дальнейшем будут рассматриваться в основном установившиеся течен1ю жидкости. [c.47] Следует отметить, что формула (2.12) получена для сосуда, имеющего вертикальную ось вращения, а формула (2.13) применима для вращающихся сосудов с любым расположением оси в пространстве. [c.48] Кроме того, подставив зависимость (5.3) в формулу (3.12) для определения коэффициента Кориолиса а, после математических преобразований можно получить его численное значение для ламинарного режима течения = 2. [c.49] Таким образом, при ламинарном течении независимо от числа Рейнольдса закон распределения скоростей носит квадратичный характер и для круглой трубы определяется формулой (5.3), а коэффициент Кориолиса а, учитывающий это распределение в уравнении Бернулли, равен двум (ад = 2). [c.49] 4) следует, что при ламинарном режиме течения коэффициент Дарси однозначно определяется критерием (числом) Рейнольдса. [c.49] Формула (5.4) может быть получена также теоретически из условия равновесия выбранного объема жидкости при установившемся ламинарном течении. [c.49] В последнее математическое выражение следует подставить зависимость, связывающую среднюю скорость v и расход Q, которую найдем из (3.2), т.е. [c.49] Формула Пуазейля показывает, что гидравлические потери при ламинарном течении пропорциональны расходу, т. е. зависят от расхода в первой степени. График этой зависимости представляет собой прямую линию (рис. 5.2, б). Поэтому такие потери называют линейными. [c.50] Следует учитывать, что наклон линии на рис. 5.2, б зависит от геометрических параметров трубопровода (/и J), а также от свойств рабочей жидкости. Особенно важно, что на ее наклон влияет кинематическая вязкость V, которая существенно зависит от температуры жидкости (см. рис. 1.4) Поэтому наклон линии на рис. 5.2, б также зависит от этой температуры. Таким образом, на зависимость гидравлических потерь напора от расхода при ламинарном течении влияет температура жидкости. Последнее обстоятельство может негативно сказываться на эксплуатационных характеристиках гидравлических систем, которые будут изменяться при колебании температуры окружающей среды. [c.50] Турбулентное течение сопровождается интенсивным перемешиванием струек и слоев жидкости с образованием большого количества крупных и мелких вихрей. Отдельные частицы жидкости движутся хаотично, и практически ни одна из них не повторяет траекторию другой. [c.50] Однако из анализа зависимости на рис. 5.3, б следует, что пульсация скорости V происходит около какого-то усредненного значения скорости Ууср. Аналогичным образом можно усреднить все другие пульсирующие параметры турбулентного потока. Поэтому в дальнейшем турбулентное течение будем условно считать установившимся, а вместо пульсирующих параметров будем принимать их усредненные значения. [c.51] Как было показано в подразд. 5.2, при ламинарном течении эпюра распределения скоростей по сечению потока имеет параболический характер (линия А на рис. 5.3, в). При турбулентном течении из-за перемешивания струек и обмена частицами жидкости между соседними слоями происходит выравнивание скоростей в центральной части потока (линия В на рис. 5.3, в), а у стенки, наоборот, имеет место резкое изменение скоростей, причем более значительное, чем при ламинарном течении. В общем случае эпюра распределения скоростей при турбулентном течении напоминает прямоугольник (или трапецию), что характерно для идеальной жидкости (см. рис. 3.2, а). [c.51] Коэффициент Кориолиса а , учитывающий неравномерность распределения скоростей по сечению потока, при турбулентном режиме значительно меньше 2 и приближается к 1. При решении практических задач для турбулентного течения принимают а,. = 1. [c.52] Вернуться к основной статье