Сопротивление в шероховатой

В литературе часто встречается несколько иная точка зрения, основанная на концепции утолщения пограничного слоя в жидкостях с пониженным сопротивлением. В этом подходе внимание сосредоточивается на структуре пристенной турбулентности, а не на скорости диссипации во всем ноле течения. Для обоснования такого подхода очевидна важность экспериментов по снижению лобового сопротивления в шероховатых трубах, однако опубликованные до сих пор результаты до некоторой степени противоречивы. Корреляции, основанные на этом подходе, часто появляются в литературе и представляются обычно в терминах критического касательного напряжения на стенке Ткр, ниже которого снижение сопротивления не наблюдается. Если для коэффициента трения при отсутствии эффекта снижения сопротивления использовать [c.284]

Результаты экспериментального исследования коэффициента сопротивления в шероховатых трубах при различных значениях относительной шероховатости приведены на рис. 6.43. Эти данные свидетельствуют о том, что относительная шероховатость не влияет на критическое число Рейнольдса, характеризующее начало перехода ламинарного режима течения к турбулентному. [c.359]

Рассмотрим режим квадратичного сопротивления в шероховатых трубах. Для вывода соответствующей формулы выполним преобразования, аналогичные предыдущим. [c.167]

Обратимся теперь к рассмотрению режима квадратичного сопротивления в шероховатых трубах. Для вывода соответствую- [c.180]

Не останавливаясь на истории вопроса, обратимся к опытам по изучению гидравлических сопротивлений в шероховатых трубах, произведенным Никурадзе еще в 1932 г. и не утратившим своего значения до настоящего времени. [c.138]

Формула и кривые Никурадзе для труб с равномерной песочной шероховатостью (1930—1933 гг.). Опыты Никурадзе в Геттингене по изучению сопротивления в шероховатых трубах были поставлены весьма тщательно. Шероховатость, созданная искусственно путем наклейки на внутреннюю поверхность трубы песчинок одинаковых разме аов, была, таким образом, доступна измерению. Производя перекачку воздуха и воды по подобного рода трубам различного диаметра (25, 50 и 100 мм), а также меняя для каждой из них диаметры наклеиваемых песчинок (от 0,2 до 3,2 мм), Никурадзе удалось изменять относительную шероховатость экспериментальных труб [c.180]

Для иллюстрации сказанного на рис. 9.2 приведена зависимость, наглядно показывающая сокращение области гидравлически гладкого течения с возрастанием величины ks/ro. Если при ks/ro=2- (y- (го/ks oOO) влияние шероховатости проявляется в случае, когда Re>2-10 то при fes/ o=6,65-10 (ro/fes=15) область гладкого течения вообще отсутствует и шероховатость меняет закон сопротивления сразу после перехода к турбулентному рел<иму. Отмеченная особенность изменения коэффициента сопротивления в шероховатых трубах при турбулентном режиме течения тесным образом связана с введенным ранее понятием о вязком (ламинарном) подслое. Пока высота бугор- [c.246]

Вопросу влияния различных факторов на значение коэффициента гидравлического трения К посвящено большое число экспериментальных и теоретических работ. Не останавливаясь на истории вопроса, обратимся к опытам по изучению гидравлических сопротивлений в шероховатых трубах, произведенным Никурадзе в 1932 г. [c.129]

В практических условиях, по крайней мере при больших числах Рейнольдса, трубы не могут рассматриваться как гидравлически гладкие. Шероховатость стенок труб приводит к тому, что сопротивление получается более высоким, чем это следует из формул, выведенных в предыдущем параграфе для гладких труб. В связи с этим понятно, что законы течения в шероховатых трубах имеют большое практическое значение и поэтому уже давно служили предметом многочисленных исследований. Однако попытки систематического исследования наталкивались на одну принципиальную трудность, связанную с большим многообразием геометрических форм шероховатости и, следовательно, с чрезвычайно большим числом параметров, определяющих шероховатость. В самом деле, пусть мы имеем стенку с совершенно одинаковыми элементами, образующими шероховатость очевидно, что сопротивление, оказываемое такой стенкой движению жидкости, зависит не только от формы и высоты элементов шероховатости, но также от плотности распределения шероховатостей, т. е. от числа элементов шероховатости, приходящихся на единицу площади, и, кроме того, от группировки этих элементов на поверхности. Вследствие этих обстоятельств потребовалось довольно значительное время, прежде чем удалось вывести ясные и простые законы течения в шероховатых трубах. Обзор многочисленных старых измерений дал Л. Хопф [ ]. Он установил, что все ранее выведенные законы сопротивления в шероховатых трубах и каналах могут быть разбиты на два типа. В законах первого типа сопротивление в точности пропорционально квадрату скорости, следовательно, коэффициент сопротивления Я не зависит от числа Рейнольдса. Такой тип закона сопротивления получается для сравнительно грубой и очень частой шероховатости, наблюдающейся, например, у цемента, необработанного железа, а также в искусственных условиях— при наклейке на стенки крупных зерен песка. В этом случае шероховатость стенки может быть охарактеризована посредством одного-единственного параметра, так называемой относительной шероховатости к/В, где к есть высота элементов шероховатости, а 7 — радиус трубы с круглым поперечным сечением или гидравлический радиус некруглого сечения. Из соображений о подобии можно заключить, что при такой шероховатости коэффициент сопротивления X зависит только от относительной шероховатости. Эту зависимость можно определить экспериментально, если одну и ту же шерохова- [c.554]

ТО элементы шероховатости значительно выступают из ламинарного подслоя и сопротивление в основном вызывается обтеканием элементов шероховатости турбулентным потоком. Этот случай течения называется режимом с полным проявлением шероховатости и характеризуется постоянным значением величины 5 = 8,5. Формула для коэффициента сопротивления (185) при этом принимает простой вид [c.359]

Чем больше гидравлически радиус, тем меньше для заданной площади живого сечения сопротивление движению, т. е. величина этого сопротивления пропорциональна смоченной поверхности стенок. Таким образом, гидравлические сопротивления в трубе квадратного и прямоугольного сечений одной и той же площади неодинаковы (при одинаковой скорости течения, шероховатости стенок и т.д.), ибо гидравлический радиус их различен. Гидравлически nai выгоднейшей формой поперечно- [c.166]

Рис. 6.23. Логарифмический закон распределения скоростей в шероховатых трубах при квадратичном законе сопротивления

Путе м увеличения количества отсасываемого газа можно уменьшить толщину пограничного слоя и тем самым снизить число Рейнольдса, которое окажется меньше его значения, соответствующего пределу устойчивости. Однако чрезмерный отсос невыгоден из-за большого расхода газа, что вызывает дополнительные энергетические затраты, несмотря на некоторое снижение лобового сопротивления. В связи с этим необходимо определить минимальное количество отсасываемого газа, достаточное для сохранения пограничного слоя ламинарным. При этом важно учитывать, что в случае достаточно большой скорости отсасывания уменьшенная толщина пограничного слоя может стать соизмеримой с высотой бугорков шероховатости. В этих условиях возникает возможность потери устойчивости ламинарного пограничного слоя. [c.450]

Из предыдущего изложения следует, что потери энергии (напора) в гладких и в шероховатых трубах при ламинарном режиме движения жидкости пропорциональны первой степени скорости, а в случае турбулентного режима — квадрату скорости. При этом квадратичный закон сопротивлений для шероховатых труб справедлив только для вполне турбулентного режима, под которым понимается движение при полном разрушении ламинарного подслоя. [c.149]

Наблюдения над потерями напора велись в чугунных и стальных трубах диаметром 600—1200 мм. При этом исследовались новые трубы и трубы, бывшие в эксплуатации более 15 лет. Было установлено, что трубы больших диаметров работают преимущественно в переходной области в силу малости их относительной шероховатости. Поэтому квадратичный закон сопротивления в больших трубах соответствует только трубам со значительной шероховатостью. [c.154]

Рассмотрим частный случай движение в натуре турбулентное в квадратичной области сопротивления. В этом случае к и С зависят только от относительной шероховатости русла A/R и не зависят от числа Ке. Тогда гидродинамическое подобие (А = А ) будет обеспечено, если (А/7 )н = (А/7 )м, что будет достигнуто при точном геометрическом подобии модели и натуры. [c.305]

На рис. 27.7 [81] представлены кривые изменения локального числа Нуссельта при поперечном обтекании цилиндра в зависимости от угла ф для различных чисел Рейнольдса в условиях постоянного теплового потока по поверхности. Из рисунка видно, что число Нуссельта уменьшается, начиная от передней критической точки, достигает минимума при некотором угле ф и далее вниз по потоку резко возрастает. В передней критической точке толщина ламинарного пограничного слоя мала и поэтому локальные коэффициенты теплоотдачи и числа Нуссельта велики. По мере удаления от критической точки вниз по потоку растет толщина пограничного слоя, вместе с ней растет его тепловое сопротивление и коэффициент теплоотдачи уменьшается. В зоне отрыва пограничного слоя коэффициент теплоотдачи вновь резко возрастает. В этой области происходят весьма сложные и еще до конца не ясные явления. Здесь, видимо, происходит периодический процесс — утолщение пограничного слоя, его отрыв и унос оторвавшейся массы жидкости вниз по потоку. Этот периодический процесс непрерывно повторяется. Можно ожидать, что чем больше таких процессов происходит в единицу времени, тем интенсивнее теплоотдача, так как в момент отрыва слоя тепловое сопротивление в этой зоне значительно уменьшается. Очевидно, что применить гидродинамическую теорию теплообмена (см. гл. 24) в этой области невозможно. На интенсивность теплоотдачи в зоне отрыва влияют число Рейнольдса, форма и качество поверхности (шероховатость) обтекаемого тела, физические константы жидкости. [c.321]

Определить, во сколько раз сопротивление подогревателя больше сопротивления вынутого звена. Коэффициент сопротивления обосновать эквивалентную шероховатость труб принять равной Ад = 0,15 мм сопротивлением в конусах пренебречь [33, 180]. [c.98]

Для транспорта капельных жидкостей и газов в ряде случаев используются трубопроводы некругового сечения. Обычно в гидравлических расчетах в этом случае вместо диаметра вводится гидравлический радиус R. Чем больше гидравлический радиус, тем меньше для заданной площади живого сечения сопротивление движению, т. е. это сопротивление пропорционально площади смоченной поверхности стенок. Таким образом, гидравлические сопротивления в трубе квадратного и прямоугольного сечения одной и той же площади неодинаковы (при одинаковой скорости течения, шероховатости стенок и т. д.), ибо гидравлический радиус их различен. Гидравлически наивыгоднейшей формой поперечного се- [c.165]

Гидравлические сопротивления в турбулентном пограничном слое в значительной степени зависят от шероховатости поверхности пластины. При определении этих сопротивлений выделяют режимы гидравлически гладких поверхностей, гидравлически шероховатых поверхностей и переходный между ними. [c.245]

Задача 9-36. Сравнить потери напора на трение в круглой и квадратной трубах равной длины и равного сечения при одинаковом расходе данной жидкости, предполагая, что в трубах имеют место 1) ламинарный режим 2) турбулентный режим (квадратичная область сопротивления), причем шероховатость труб одинакова. [c.258]

В области квадратичного сопротивления, соответствующей большим числам Рейнольдса, вследствие относительно малой толщины ламинарного слоя выступы шероховатости стенок русл попадают в ядро течения и оказывают сопротивление движению жидкости. В переходной области (между областями гидравлически гладких труб и квадратичного сопротивления) выступы шероховатости стенок русл частично находятся в ламинарном слое, а частично попа- [c.56]

Полуэмпирическая теория Прандтля дала возможность качественно и количественно описать закономерности турбулентного течения для гладких и шероховатых труб. В то же время следует отметить, что эта теория не отражает особенностей сопротивления в промежуточной области между гладкими и шероховатыми трубами, которая, как будет видно из дальнейшего, имеет большое практическое значение. [c.164]

Слой жидкости вблизи стенки, где распределение продольных пульсаций и произведение продольных и поперечных пульсаций резко отличается от движения в основном потоке, можно назвать пристеночным. Внешняя граница пристеночного слоя четко определяется указанным изломом. Грубо его толщина бпр может быть найдена по профилю осредненных скоростей, где прямолинейный участок вблизи стенки переходит в криволинейный (рис. 96, а). При малой шероховатости турбулентная вязкость е, определяемая по формуле (189), в пристеночном слое близка к молекулярной вязкости ц при большой шероховатости числовое значение е увеличивается, что и определяет квадратичный закон сопротивления. В промежуточной области имеют значение оба фактора вязкостное трение и трение, обусловленное турбулентными пульсациями. Схематически течение вблизи стенки по И. К. Никитину при малой и большой [c.166]

Контактное термическое сопротивление зависит от шероховатости поверхностей, давления, прижимающего две поверхности одна к другой, и свойств среды в зазорах с учетом температуры в зоне контакта. Механизм передачи теплоты в зоне контакта довольно сложен. В местах непосредственного контакта твердых поверхностей теплота переносится путем теплопроводности, а в зазорах, заполненных газом или жидкостью, — путем конвекции и излучения. Если пренебречь излучением между поверхностями, разделенными газовой прослойкой, то термическое сопротивление в зоне контакта равно сумме термических сопротивлений фактического контакта Rф и газовой прослойки Rк = R - Rг. [c.291]

Поэтому следует иметь в виду существование этого сопротивления и соответствующего ему скачка температур в зоне контакта, который для сильно шероховатых поверхностей и при небольших сжимающих усилиях может быть значительным. Проблема контактного термического сопротивления достаточно сложна, и пока нет единой теории или экспериментальных данных, которые позволили бы достаточно точно рассчитать это сопротивление в инженерных задачах. [c.292]

II. На круглый диск А в его плоскости кладется второй однородный тяжелый круглый диск В, радиус которого составляет половину радиуса диска А. Окружность диска В шероховата, так что между обоими дисками имеет место трение. Сопротивлением качению пренебречь. [c.134]

Углопатая и волнистая шероховатость. Явления, обусловливающие возникновение сопротивления в шероховатых трубах, как показывают обширные сопоставления Гопфа 3) и специальные измерения Фромма и Шиллера, далеко не простые. Для закона сопротивления имеет существенное значение не только относительная величина отдельных неровностей, но и форма последних. По Гопфу и Фро - му можно различать два при щи-ииально различных типа шероховатости [c.53]

Выяснению этих вопросов был посвящен ряд проведенных в дальнейшем фундаментальных экспериментальных исследований (работы Кольбрука, И. А. Исаева, Г. А. Мурина, Ф. А. Шевелева). Из них наибольший интерес представляют весьма обстоятельные опыты Г. А. Мурина по исследованию гидравлических сопротивлений в обычных промышленных стальных трубах, законченные в 1948 г. Результаты этих опытов представлены на графике, изображенном на рис. 98, показывающем изменение коэффициента Я в зависимости от числа Рейнольдса для стальных труб различной шероховатости. [c.141]

В качестве основной характеристики интерференции принимается так называемая длина влияния, под которой понимают длину прямого участка трубопровода после местного сопротивления, в пределах которого прекращается возмущающее влияние сопротивления на поток. Установлено, что в общем случае длина влияния зависит от вида (геометрии) д1бстного сопротивления, числа Рейнольдса, диаметра и относительной шероховатости трубопровода. [c.174]

Эти особенности коэффициента сопротивления в турбулентной области можно объяснить следующим образом. Сперва при невысоких числах R (но, напомним, ббльших 3000) толщина ламинарного пристенного подслоя оказывается больше, чем выступы шероховатости. В этой зоне закон сопротивления совпадает с прямой Блазиуса (49.6) для гладких труб. Эту зону называют зоной гладкого трения. [c.182]

На графике на рис. 111 представлена зависимость ф от соотношения между диаметрами магистрали и параллельной трубыдля различных режимов течений и законов сопротивления (/ — ламинарное течение, 2 — турбулентное течение в гладких трубах, 5 — турбулентное течение в шероховатых трубах) очевидно, что при di = d независимо от характера течения ф = 0,5, т. е. [c.208]

Согласно СНиП П-31-74, водопроводные трубы могут работать не только в шероховатой, но и в переходной области сопротивления, где значение А зависит не только от шероховатости, но и от числа Рейнольдса, т. е. от скорости. При скоростях у С 1,2 м/с и температуре воды t — 10° С рекомендуется вводить такие поправки, увеличиваюш,ие значения А и подсчитанные на основе формул Ф. А. Шевелева (236), (237) [c.279]

Задача 4.11. При каком диаметре трубопровода подача насоса составит Q = 1 л/с, если на выходе из него располагаемый напор Ярасп = 9,6 м длина трубопровода /=10 м эквивалентная шероховатость Аз = 0,05 мм давление в баке ро = = 30 кПа высота Яо = 4 м вязкость жидкости v = 0,015 Ст и ее плотность р=1000 кг/м Местными гидравлическими сопротивлениями в трубопроводе пренебречь. Учесть потери при входе в бак. [c.75]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...