Особенности ламинарного и турбулентного движения жидкости в трубах

Особенности ламинарного и турбулентного движения жидкости в трубах [c.154]

ОСОБЕННОСТИ ЛАМИНАРНОГО И ТУРБУЛЕНТНОГО ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ [c.154]

Быстрое развитие техники в XIX в, способствовало накоплению экспериментального материала. Интенсивное развитие получила гидравлика и в особенности экспериментальное исследование движения воды и других вязких жидкостей в трубах и каналах. В связи с этим следует остановиться на работах двух крупнейших ученых — Ж. Пуазейля и О. Рейнольдса, проводивших обстоятельные исследования по движению жидкости в трубах малого диаметра. С их именами связано открытие двух режимов движения вязкой жидкости в трубах и каналах — ламинарного и турбулентного. Работы Рейнольдса являются началом создания теории турбулентного движения, получившей ныне большое развитие и огромное применение в аэродинамике, гидравлике и метеорологии. [c.11]

Течение жидкости в трубах отличается рядом особенностей. Понятия гидродинамического и теплового пограничного слоев в том смысле, в каком они были использованы для расчета теплообмена при плоском течении, сохраняют силу лишь для начального участка трубы, пока пограничные слои, утолщаясь по течению, не сомкнутся, заполняя поперечное сечение трубы. Начиная с этого момента влияние трения распространяется на все поле движения. Различают два режима движения в трубах — ламинарный и турбулентный. Критическое значение числа Рейнольдса Re p = 2300. В чисто ламинарной области течения при [c.131]

Относительный размер ламинарного участка пограничного слоя на крыле, особенно при малой турбулентности набегающего потока, зависит также от степени шероховатости крыла вблизи передней его кромки и от наличия производственных недостатков обработки поверхности в этой области крыла. Такое отличие движения жидкости в пограничном слое от движения в трубе может быть легко объяснено. Ламинарное движение жидкости в длинной трубе в области, достаточно удаленной от входа в трубу, не может зависеть от условий втекания жидкости в трубу, так как возмущения, зародившиеся вблизи входа или вошедшие вместе с внешней жидкостью, должны затухать. Иначе обстоит дело с пограничным слоем, через внешнюю границу которого вдоль всего слоя поступает-внешняя жидкость. Кроме того, как уже ранее упоминалось, вблизи носика крыла пограничный слой еще очень тонок, и любые даже очень незначительные по размеру бугорки шероховатости проникнут сквозь пограничный слой, нарушая его движение. [c.585]

Ограничения математического анализа. Идеальная научная теория состоит из минимального количества аксиом (основных принципов и понятий), из которых решение любой задачи может быть получено формальной логикой, т. е. математически. Сейчас такая всеобъемлющая теория движения жидкости воплощена в уравнении неразрывности и общих уравнениях движения. К сожалению, сложность большинства явлений течения и пределы аналитических способностей человека ограничивают строгое применение этой теории только несколькими простыми случаями. Например, можно найти распределение давления в жидком теле, которое целиком вращается или испытывает ускорение иным способом пределом в этом случае будет гидростатическое распределение. Могут быть точно рассчитаны сопротивление ламинарного потока в однородной трубе или установившаяся скорость падения малого шара. Точно выражается и частота волн малой амплитуды под действием силы тяжести, капиллярности или упругости. Более сложные состояния потока могут быть подвергнуты теоретическому анализу лишь при игнорировании некоторыми не поддающимися описанию сторонами движения. В ряде случаев результаты имеют достаточную для инженерной практики точность. Однако часто, особенно для случая турбулентного движения, математические трудности становятся настолько значительными, что решение может быть получено только после чрезвычайного упрощения. [c.6]

Это показывает, что жидкость уже не движется в виде отдельных слоев. Теперь на продольное движение налагаются неравномерные поперечные движения, вызывающие перемешивание всей жидкости. Такого рода течение называется турбулентным. Опыт с окрашенной жидкой струйкой впервые был выполнен О. Рейнольдсом [ ]. Выяснилось, что переход ламинарной формы течения в турбулентную происходит при определенном значении числа Рейнольдса, называемом критическим числом Рейнольдса. Однако критическое число Рейнольдса не постоянно при всех условиях оно сильно зависит от экспериментальной установки и особенно от интенсивности возмущений, полученных жидкостью при входе в трубу. Если обеспечить вход жидкости в трубу с очень небольшими возмущениями, то можно достичь критического числа Рейнольдса ( гd/v)кp, превышающего 10 й — осреднен-ная по поперечному сечению скорость). При острых краях входного сечения трубы критическое число Рейнольдса равно приблизительно [c.48]

В гидротехнической практике обычно сталкиваемся с турбулентным движением. Движение воды в трубах, каналах, реках, как правило, является турбулентным. Имеется только один часто встречающийся в гидротехнике случай ламинарного движения — это движение грунтовой воды (воды, просачивающейся через поры грунта). В области же других специальностей, где имеют дело с движением особенно вязких жидкостей (масел и т. п.), ламинарный режим может встречаться достаточно часто. [c.103]

Воздух и топливо в карбюраторе протекают по трубкам малого сечения и со сравнительно малыми скоростями. Особенно это относится к истечению топлива из жиклера. Поэтому необходимо осветить вопрос о том, какими формулами надо пользоваться для расчетов истечения. Как известно, при малых скоростях течения жидкости, ниже критических, законы движения по трубам иные, чем при скоростях выше критических. Под критической скоростью понимается та скорость, при которой ламинарное движение переходит в турбулентное. [c.102]

Особенно интересно, что значением критерия определяется режим течения области, в которых устойчивы ламинарные и, соответственно, турбулентные течения, разделены определенным значением критерия Re. которое называется критическим. Так, например, в круглой трубе постоянного сечения Re критическое равно 2320 (за определяющий размер принят диаметр трубы). Это значит, что в прямой трубе постоянного сечения независимо от ее диаметра и физических свойств жидкости при значениях Re < 2320 устойчиво ламинарное движение и всякое случайно возникшее возмущение потока затухает. Наоборот, при Re > 2320 ламинарное течение неустойчиво и под влиянием возмущений переходит в турбулентное. [c.338]

Следовательно, при турбулентном течении для протекания через трубу определенного количества жидкости требуется значительно больший перепад давления, чем при ламинарном течении. Это вполне понятно, так как турбулентное перемешивание приводит к значительному рассеянию энергии, а потому и к значительному увеличению сопротивления. Далее, при турбулентном течении распределение скоростей в поперечном сечении получается значительно более равномерным, чем при ламинарном течении. И эта особенность турбулентного течения связана с перемешиванием жидкости, вызываюш,им обмен импульсами между слоями, близкими к середине трубы, и слоями, прилегаюш,ими к стенке. В технических условиях преобладаюш,ая часть движений жидкости в трубах происходит при весьма больших числах Рейнольдса, следовательно, эти течения являются турбулентными. [c.49]

При малой интенсивности возмущений во внешнем потоке в опытах как с пластинками, так и с крыльями, удавалось затянуть переход на большие значения Ревкр> яем в случае сильно возмущенных потоков. Так, например, в пограничном слое на пластине, помещенной в мало турбулентную аэродинамическую трубу, наблюдалось ламинарное движение вплоть до критического сечения пограничного слоя, где Явбкр = 6290, а на полированных металлических крыльях самолета в полете Ревкр доводилось до величины 9300. Это показывает, что относительный размер ламинарного участка пограничного слоя на крыле, особенно в спокойном набегающем потоке, зависит от шероховатости поверхности крыла вблизи передней его кромки или наличия производственных недостатков обработки поверхности в этой области крыла. Такое отличие движения жидкости в пограничном слое от движения в трубе может быть объяснено тем, что вблизи носика крыла пограничный слой еще очень тонок, бугорки шероховатости проникнут сквозь пограничный слой и станут источниками возмущений во внешнем потоке, которые будут проходить внутрь пограничного слоя через внешнюю его границу. [c.528]

Краткое содержание. Гидродинамический микроскоп позволяет наблюдать движение мельчайших частиц в потоке жидкости, пересекающих интенсивный пучок света, а это в свою очередь дает возможность измерять среднюю скорость жидкости, максимальные величины трех составляющих турбулентной скорости и их максимальное угловое отклонение от среднего направления потока жидкости. Следовательно, этот микроскоп может быть использован для изучения турбулентного потока, особенно вблизи твердой стенки. В статье приведены результаты некоторых исследований, проведенных по этой методике и касающихся главным образом вопросов пограничного слоя. Они включали в себя 1) исследование развитого турбулентного потока в гладком и шероховатом квадратных каналах и в гладкой круглой трубе 2) переход от ламинарного потока к турбулентному в пограничном слое длинного удо-бообтекаемого тела вращения и 3) статическое давление в развитом турбулентном потоке. [c.119]

Для течения в цилиндрической трубе при устойчивом ламинарном режиме Кёкр л 2320 Бариесу и Кокеру удалось задержать появление турбулентности до значения числа Не примерно 20000, а Экману — до 50000. В последнем случае наблюдавшийся ламинарный режим является неустойчивым. Характерной особенностью ламинарного режима течения является его упорядоченность. Такое течение возможно в тех случаях, когда касательные напряжения, связанные с молекулярньш обменом количества движения между слоями жидкости, оказывают доминирующее влияние на ее движение. Для турбулентного режима течения характерна неупорядоченность движения жидкости, наличие в потоке пульсаций скорости, давления и т. п. При таком режиме движения силы вязкого трения уже не являются преобладающими, основное воздействие на поток оказывают силы инерции. [c.23]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...