Течение без трения шероховатой

Вычисление сопротивления трения для шероховатых пластинок можно выполнить, исходя из закономерностей, полученных в 5 п. (1) для турбулентного течения около шероховатых стенок (см. по этому поводу также сказанное в 11 о сопротивлении в трубах). Можно предполагать, что для течения, в котором влияние шероховатости уже вполне выявилось, сопротивление при заданной длине пластинки I и заданной шероховатости к пропорционально квадрату скорости, причем коэффициент пропорциональности тем больше, чем больше отношение к I. Так как это отношение при заданном к уменьшается при увеличении /, то при увеличении длины, следовательно, при увеличении числа Рейнольдса К = , коэффициент сопротивления с/ при постоянной скорости V уменьшается. Результаты соответствующих вычислений, выполненных Шлихтингом на основе измерений, произведенных Никурадзе для шероховатых труб, изображены на рис. 153. На этом рисунке мы опять видим довольно четкие переходы от гидравлически гладкого состояния течения к состоянию, при котором влияние шероховатости проявляется в полной мере (ср. рис. 128 на стр. 225). Штриховая кривая дает [c.266]

Заметим еще, что вывод законов сопротивления (6.59) и (6.59 ) опирается на использование пристенного закона (6.13) (или его обобщения на случай течения вдоль шероховатой стенки), справедливого, строго говоря, лишь в предположении о постоянстве напряжения трения т = То = м . Если же учесть [c.273]

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]

По шероховатой наклонной плоскости, составляющей с горизонтом угол а = 30°, спускается тяжелое тело без начальной скорости. Определить, в течение какого времени Т тело пройдет путь длины I = 39,2 м, если коэффициент трения / = 0,2. [c.214]

На перепадах без водобойных стенок и с обычной шероховатостью прыжок мог бы возникнуть только после рассеивания значительной части энергии потока на преодоление трения по длине ступени. Но так как потери на единицу длины при обычных шероховатостях незначительны, то потребовалась бы слишком большая длина для перехода бурного потока в спокойный в пределах ступени. При недостаточной длине на ступени сохранился бы бурный поток, происходило бы нарастание кинетической энергии вниз по течению при переходе потока со ступени на ступень и ступени перестали бы выполнять свое назначение (рис. 28-9). Условия сопряжения потока, дви- [c.284]

Уравнения (10.20), (10.21) используются для определения трения на гладких и шероховатых поверхностях при ламинарном и турбулентном течении. Недостатком этого способа является необходимость выполнения большого числа измерений. При обработке опытных данных необходимо выполнять численное дифференцирование, которое вносит большие погрешности в конечный результат. [c.209]

В переходном режиме коэффициент сопротивления трения зависит не только от шероховатости, но и от числа Рейнольдса. Л. Прандтль и Г. Шлихтинг, исходя из логарифмического закона скоростей и допущения об аналогии между течением в трубе и в турбулентном пограничном слое, выполнили расчеты коэффициента сопротивления трения во всех трех режимах течения. На рис. 9.6 результаты этих расчетов представлены в виде номограммы. Два семейства кривых создают удобство в пользовании номограммой при выполнении вариантных расчетов. Штриховой линией обозначена граница квадратичной области. Номограмма построена на основе предположения, что турбулентный слой начинается от переднего края пластины. [c.372]

Потери напора по длине. Эти потери обусловлены силами внутреннего трения и представляют собой потери энергии. Они возникают в прямых трубах постоянного сечения (как в шероховатых, так и в гладких) и возрастают пропорционально длине трубы. Многочисленные опыты показывают, что внутреннее трение суш,ественно зависит от скорости потока, а следовательно, от режима течения жидкости. Установлено, что при ламинарном режиме потери напора по длине прямо пропорциональны средней скорости h = aw, а при турбулентном — средней скорости в степени т = 1,75—2,0 = Ьш . [c.287]

Рис. 25.3. Зависимости коэффициента трения С/ от числа Рейнольдса Re при течении жидкости в гладких (сплошные линии) и шероховатых (штриховые линии) трубах

Обобщенная же формула Альтшуля, пригодная для определения коэффициента сопротивления при течении в зоне гладкого, шероховатого, а также смешанного трения, имеет вид [c.186]

Работы последнего двадцатилетия показали, что для одной и той же трубы, при перекачке одной и той же жидкости, коэффициент X в зависимости от условий течения может быть величиной переменной (в зоне смешанного трения) и может быть величиной постоянной (для зоны вполне шероховатого трения). [c.186]

В частности, например, при di = d для ламинарного режима ф2-т 0 5 ддд турбулентного режима в зоне гладкого трения Ф = (0,5)2 о,25 0 297 и для турбулентного течения в зоне вполне шероховатого трения ф " = 0,25. Таким образом, гидравлический уклон и, следовательно, падение напора на сдвоенном участке при условии постоянства сечения магистрали всегда меньше, чем гидравлический уклон на одиночном участке. [c.209]

Во время опытов по перекачке воды по новым стальным трубам диаметром / = 302 мм было обнаружено, что при скоростях течения выше к = 2,6 м/сек коэффициент гидравлического сопротивления трения X остается постоянным и равным Х = 0,0161. Вязкость воды v = 0,013 ст. Пользуясь этими данными, определить коэффициент эквивалентной шероховатости стальных труб экв- положив в основу формулу Никурадзе. [c.81]

Полуэмпирические формулы для определения коэффициента гидравлического трения (4.57) и (4.63), имеющие теоретическое обоснование и охватывающие движение в трубах разного диаметра, при различных скоростях и для различных жидкостей, появились сравнительно недавно. В различных областях техники до сих пор продолжают пользоваться многочисленными эмпирическими формулами, полученными непосредственно путем обработки опытных данных и действительными лишь в ограниченных условиях (для определенных жидкостей, диаметров труб, скоростей течения, температур и т. д.). В этих формулах шероховатость стенок принимается постоянной или учитывается с по.мощью коэффициентов шероховатости), причем для каждой формулы даются особые шкалы коэффициентов шероховатости в зависимости от материала трубы. [c.192]

Коэффициент гидравлического трения X в формулах Дарси легко определяется опытным путем. Для этого достаточно измерить разность пьезометрических отметок (для газов — разность давлений) в двух сечениях испытываемого трубопровода и среднюю скорость течения. В результате обобщения огромного экспериментального материала удалось установить, что Я в конечном итоге является функцией двух безразмерных параметров числа Рейнольдса Re, учитывающего влияние скорости и вязкости жидкости, а также размеры самого трубопровода, и относительной шероховатости где k — линейная величина, характеризующая влияние стенок. Таким образом, [c.157]

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]

Шероховатость стенок при ламинарном режиме течения не сказывается на трении и теплоотдаче, если, конечно, высота неровностей бш мала по сравнению с радиусом трубы. [c.53]

Движение вязкой жидкости сопровождается потерями напора, обусловленными гидравлическими сопротивлениями. Определение потерь напора является одним из главных вопросов практически любого гидравлического расчета. Различают два вида потерь напора — потери на трение по длине, зависящие в общем случае от длины и размеров поперечного сечения трубопровода, его шероховатости, вязкости жидкости, скорости течения, и потери в местных сопротивлениях — коротких участках трубопроводов, в которых происходит изменение скорости по величине или по направлению [c.38]

Для установления производительности обкатки при непрерывном повышении числа оборотов надо исходить из следующих положений. Чтобы приработать поверхности друг к другу и создать на шероховатостях необходимую опорную площадь, надо снять некоторое, вполне определенное количество металла. Это количество может быть снято с поверхностей при каком-то идеальном процессе обкатки, который едва ли может быть осуществлен. Разумеется, это количество металла должно быть минимальным по сравнению с тем, которое может быть снято при практически выполнимых видах обкатки. Царапины, риски, образующиеся во время обкатки на поверхностях трения, снимают с них дополнительное количество металла. Таким образом, мы можем допустить, что при идеальной обкатке с поверхностей трения для случая, разобранного на фиг. 18 (линия Б), будет снято не более 2 г металла. Судя по линии Б, видим, что приводимые соображения близки к действительному положению вещей. Все это дает возможность с некоторой обоснованностью подойти к расчету времени, в течение которого надо провести обкатку. Для этого при непрерывном повышении числа оборотов надо выбрать Такое время обкатки, за которое будет снято металла не- [c.43]

Образовавшиеся узлы схватывания разрушаются по основному менее прочному недеформированному или незначительно деформированному металлу. При этом на обеих поверхностях трения образуются вырывы и происходит налипание частиц металла. При дальнейшем движении трущихся поверхностей налипшие частицы металла разрушаются, образуются новые узлы схватывания и процесс протекает беспрерывно. В результате этого происходит интенсивное удаление металла с обеих поверхностей трения. Поверхности трения становятся шероховатыми с заметным течением металла по направлению движения вращающейся детали (фиг. 2). [c.10]

Процесс схватывания первого рода вызывает наиболее интенсивное разрушение поверхностей трения, приводит к образованию шероховатых поверхностей с глубокими вырывами и налипшими частицами металла, упрочнению трущихся поверхностных слоев металлов вследствие возникающих значительных пластических деформаций и снижению объемной усталостной прочности деталей. Поверхности трения деталей машин в результате изнашивания в условиях схватывания первого рода представляют собой беспорядочное скопление впадин, выступов и продольных борозд разной величины и формы, следы пластического течения металла по направлению перемещения трущихся пар. На твердых поверхностях имеют место следы хрупкого разрушения металла, [c.15]

Приработки. После приработки неровности меняют форму, размер и направленность. В отличие от первоначальных неровностей теперь неровности оказываются направленными в сторону движения скольжения при трении. Эта новая шероховатость является оптимальной в течение дальнейшего изнашивания, протекающего после приработки. [c.297]

При кольцевом течении и высоте волн, превышающей толщину вязкого слоя парового потока,, доминирующее влияние на величину коэффициента трения оказывают профильные потери. Причем волновая кольцевая пленка увеличивает сопротивление трения примерно в 4 раза по сравнению с песочной шероховатостью, имеющей такую же высоту неровностей. [c.152]

С увеличением продолжительности травления свыше 2 мин показатели нагрузки и микротвердости соответственно составили 11 и 15%. Однако при этом значительно увеличилась шероховатость поверхности, следовательно, ухудшилась ее контактная выносливость. Однако износостойкость деталей при травлении повышается. Это можно объяснить тем, что в результате химического взаимодействия кислот с металлом образуется устойчивая окисная пленка, снижающая коэффициент трения. Опыты показали, что травление сверл, разверток, метчиков и т. п. в растворе, состоящем из 5% азотной, 10% серной кислот и 5% медного купороса на 1 л воды, в течение 4—8 мин повысило их износостойкость в 1,5 раза. [c.235]

Испытание на трение часто производится для сравнительной оценки величины коэфициента трения разных материалов в паре со сталью в условиях несовершенной смазки. Козфициент трения при несовершенной смазке зависит не только от свойств испытуемого материала, но и от ряда других факторов, из которых одни могут легко поддерживаться в течение испытания постоянными (скорость скольжения, нагрузка, смазочный материал), в то время как другие изменяются в процессе трения вследствие приработки (фактическая поверхность соприкосновения, температура и вязкость смазки в зазоре, шероховатость поверхностей трения). [c.207]

Определенные особенности имеет расчет трения и теплообмена на шероховатой поверхности. Шероховатость поверхности может ускорить переход к турбулентному режиму течения и привести к увеличению поверхностного трения и интенсификации конвективного теплообмена. В переходной области теплообмен также усиливается. При анализе трения, введя так называемую песочную шероховатость, удалось исключить из рассмотрения форму элементов шероховатости. Отношение высоты эквивалентной песочной шероховатости к толщине ламинарного подслоя является параметром, характеризующим степень ее влияния на величину трения. Если высота шероховатости меньше толщины подслоя, она не влияет на трение. В этом случае поверхность считается гладкой. Когда высота шероховатости значительно превышает толщину ламинарного подслоя, определяющим становится сопротивление формы шероховатости при этом перестает зависеть от числа Re и определяется только высотой шероховатости. В промежуточной области зависит как от высоты шероховатости /г, так и от Re. С увеличением местного числа Маха влияние шероховатости на трение уменьшается. [c.50]

Так как сопротивление трения пропорционально длине канала L и обратно пропорционально его эквивалентному гидравлическому диаметру 4. удобно ввести коэффициент трения зависящий только от режима течения (числа Рейнольдса) и шероховатости стенок канала. Тогда выражение (48) можно записать в следующем виде [c.230]

Для течения в шероховатых трубах в отсутствие магнитного поля гидравлическое сопротивление при ламинарном режиме практически не отличается от сопротивления при течении в гладких трубах. В поперечном магнитном поле картина течения в шероховатых трубах существенно меняется. Исследование свободного обтекания тел проводящей жидкостью [17] показало, что наложение магнитного поля приводит к увеличению давления в окрестности лобовой части тела и к понижению в кормовой (т. е. к увеличению сопротивления формы), к повышению сопротивления трения вследствие увеличения градиента скорости на поверхности тела, к безотрывности течения при больших значениях индукции магнитного поля и т. д. Обтекание элементов шероховатости, расположенных на стенке, имеет специфические особенности, однако качественно влияние поперечного магнитного поля на течение в обоих случаях аналогично. Численное решение дифференциальных уравнений движения для ламинарного плоскопараллельного течения несжимаемой проводящей жидкости между бесконечными непроводящими плоскостями, имеющими равномерно расположенные призматические выступы квадратного сечения [18], подтверждает это предпо- [c.66]

До сих пор мы предполагали, что стенки рассматриваемого канала или трубы являются гладкими. Легко видеть, однако, что приведенные рассуждения применимы и в случае канала или трубы с шероховатыми стенками. Правда, в этом случае н функция ф( , ) в равенстве (6.48), и функция в формуле (6.49) могут зависеть также от дополнительных аргументов (или ко1Н ), Си 02у. .определяющих размеры, форму и взаимное расположение неровностей стенки. Однако естественно думать, что в ядре течения наличие шероховатости будет сказываться только через значения граничных условий и значение турбулентного напряжения трения зависящего от величины трения о стенку), но не непосредственно. Если это так, то соотношение (6.50) должно быть одинаковым и для гладких, и для шероховатых стенок. Однако в таком случае, предположив, что области в которых выполняются соотношения (6.49) и (6.50), частично перекрываются между собой, мы снова придем к функциональному уравнению (6.51) с той только разницей, что теперь функции / и /2 (но не /1) могут зависеть еще от дополнительных параметров, характеризующих шероховатость. Отсюда, как и выше, вытекает, что при < < < о все три функции /, /1 и /2 должны быть логарифмическими с общим коэффициентом А = 1/к при логарифме следовательно, этот коэффициент должен являться универсальной постоянной (так же как и коэффициент Ви который, впрочем, для труб и каналов в принципе может быть различным). Что же касается коэффициентов В и В2, то они могут содержать общее слагаемое, зависящее от размеров и характера шероховатости. Если считать, что формула (6.52) применима вплоть до значения г = Я1, то вообще В1=0 и Вг = В поэтому при этом предположении данные измерений коэффициента сопротивления позволяют сразу определить и значение коэффициента В (или коэффициента В в формуле (6.36), просто связанного с В). Именно таким образом, в частности, были получены значения В при разных /loiг /v, представленные в виде черных кружков на рис. 6.5. [c.263]

Незначительная величина показывает, что в ламинарном подслое силы ВЯЗ.КОСТИ существенно превышают силы инерции и в нем имеет место в основном ламинарное течение. При увеличении числа Рейнольдса осредненного течения (В трубе за счет увеличения скорости увеличивается и л, а толщина ламинарного подслоя при этом уменьшается, так как Йе =соп81. Это явление оказывает существенное влияние на трение при турбулентном течении около шероховатых поверхностей (п. 8.3). [c.150]

Из выражения (22.17) следует, что при ламинарном режиме течения потери напора на трение по длине 1) прямо пропорциональны средне скорости в первой степени 2) зависят от свойств жидкости ( ,1, ( ) 3) не зависят от шероховатости стенок 4) прямо проиорциональпы длине н обратно пропорциональны квадрату диаметра. [c.288]

При турбулентном режиме течения в условия подобия как валорных, так и безнапорных потоков входит также подобие шероховатостей стенок каналов (см. например, график приложения 4, дающий для коэффициента сопротивления трения в трубах зависимость к = = / (Re, Д/0),где А — абсолютная шероховатость). [c.110]

Влияние длины пути скольжения. В болыпинстве случаев скорость процесса изнашивания нелинейна. Идеальное испытание на износ должно длиться достаточно долго, чтобы завершился процесс приработки и наступил стационарный режим с установившейся скоростью изнашивания (рис. 7.1). Приработочные эффекты характеризуются повышенной скоростью изнашивания и изменением параметров шероховатости. После трения приобретают параметры поверхности, которые сохраняются в течение всего установившегося режима изнашивания, благодаря чему главным образом обеспечивается примерно постоянная скорость изнаишвания. [c.197]

Коэффициент сопротивления трения зависит от режима течения теплоносителя, чистоты поверхности и направления теплового потока. Для турбулегЕтного режима при высоте выступов шероховатости меньше толщины пограничного слоя коэ(1зфициент трения вычисляют по фо] муле [c.419]

Одной из важных закономерностей приработки является независимость равновесной шероховатости от первоначальной шероховатости. На фиг. 10 приведен график изменения микрорельефа поверхности трения при испытании в течение 5 час образцов, изготовленных из легированной стали, с различным исходным классом чистоты поверхности, при скольжении в условиях граничной смазки, при скорости 5 м1сек, удельном давлении 50 кг/см [44]. [c.19]

В энергетической гипотезе для объяснения явления оптимизации шероховатости поверхностей используется диссипатив-ность процесса трения [78, 79]. Так как интенсивность разрушения фрикционных связей, свойства поверхностей и генерируемое тепло при трении взаимосвязаны, то предполагается [79], что естественное течение процесса трения обусловливается принципами минимизации энергии и направлено, в частности, на достижение максимальной энтропии и минимального теплового сопротивления внешней среды. [c.49]

Первые исследования в этом плане были выполнены В. А. Белым и Б. И. Купчнновым, которые в качестве наполнителя использовали закись меди. Был исследован механизм трения полика-проамида и фторопласта-4, наполненных закисью меди, при скольжении по стали в различных средах. Для максимального повышения теплофизических свойств и снижения хладотекучести исходных материалов в полимер вводили до 40 мае. % закиси меди. Испытания происходили по схеме вал—частичный вкладыш на модернизированной машине МИ-1М, а также на воздухе в среде глицерина, смазки МС-20 и веретенного масла. Шероховатость стальных поверхностей до испытания соответствовала 8-му классу. Поликапроамидные образцы получали методом литья под давлением на вертикальной литьевой машине ЛПГ-64 при удельном давлении литья 40 МПа и температуре 235—240° С в пресс-форме, подогретой до 80° С. Образцы из фторопласта-4 получали холодным прессованием при удельном давлении 40 МПа с последующим спеканием в термической печи при температуре 370° С в течение [c.105]

Основное различие в подходах к решению задачи теплообмена при конденсации на вертикальной поверхности и в вертикальной трубе в условиях ламинарного режима течения пленки конденсата под совместным действием гравитационных сил, и касательных напряжений, возникающих на границе раздела фаз, заключается в способах определения и учета сил, действующих на пленку. Для упрощения решения, а также в связи со слабой изученностью влияния парового потока на движение пленки конденсата и теплоперенос в ней обычно пренебрегают влиянием того или иного фактора сил тяжести [6.40— 6.42], поперечного потока пара [6.43, 6.44 и др.] и т. д. Однако почти все работы по конденсации движущегося пара имеют характерный недостаток — касательные напряжения на границе раздела фаз определяются по формулам, рекомендуемым для сухих гладких или шероховатых поверхностей [6.44—6.48] и справедливым для двухфазного кольцевого течения лишь в случае чрезвычайно малой толщйны пленки, когда отсутствует волновой режим течения или амплитуда волн не превышает толщины ламинарного слоя парового потока. В остальных случаях волнового режима сопротивление трения во много раз превышает сопротивление для гладкой твердой поверхности, что должно соответствующим образом отразиться на характере течения пленки и теплопереноса в ней. Имеющиеся расчетные рекомендации по теплообмену в рассматриваемой области удовлетворительно обобщают опытные данные, по-видимому, за счет корректирующих эмпирических поправок. Поэтому естественно расхождение расчетных и опытных данных, полученных при конденсации паров веществ с иными теплофизическими свойствами и отношением Re VRe, даже при соблюдении внешних условий (Re", АГ, q,P). [c.158]

Перспективными и важными работами в области теории гидродинамической и контактно-гидродинамической (эластогидродинамической) смазки являются исследования, учитывающие неизотермичность, нестационар-ность контакта, неньютоновское поведение смазочного материала, влияние турбулентности, многофазных течений. Для учета влияния шероховатости поверхностей необходимо использование стохастических моделей. Подлежат дальнейшему развитию методы оптимизации и моделирования при разработке узлов трения машин, смазочных материалов и присадок к ним. [c.197]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...