Законы сопротивления при турбулентном движении в трубах

Законы сопротивления При турбулентном движении в трубах [c.279]

Практика показывает, что законы сопротивления при турбулентном движении в трубах круглого сечения можно использовать и для расчета потерь в трубах любого другого поперечного сечения, если число Re выражать не через диаметр трубы, а через гидравлический радиус. [c.282]

Прандтль показал, что между законом сопротивления Блазиуса (VII-110) и распределением скоростей (VII-111) существует внутренняя связь. Этот очень важный факт используется при теоретическом изучении турбулентного течения. Кроме того, упомянутая связь позволяет использовать экспериментальные данные о сопротивлении движению турбулентного потока в трубе, при определении сопротивления продольно обтекаемой пластины с турбулентным пограничным слоем. Используя закон сопротивления Блазиуса (VII-110), можно получить закон степени 1/7 для распределения скоростей [88j [c.170]

С переходом ламинарного течения в турбулентное связано также резкое изменение закона сопротивления при движении в трубе. В то время как при ламинарном течении перепад давления, под действием которого происходит течение, пропорционален первой степени скорости течения ( 4 главы I), при турбулентном течении этот перепад пропорционален приблизительно [c.416]

Проблема турбулентности возникла в середине прошлого века, когда между теоретической гидродинамикой (с ее уравнениями Навье-Стокса) и прикладными задачами о течении жидкости или газа обнаружилось множество противоречий. Например, экспериментаторам было известно, что при достаточно больших скоростях течения жидкости по трубе сопротивление движению должно расти как квадрат средней (по сечению) скорости (закон Шези). Из теории же следовало, что сопротивление растет пропорционально первой степени скорости (закон Пуазейля). Первый шаг к примирению этих противоречий сделал О. Рейнольдс, опубликовавший в 1883 г. работу о результатах опытов с окрашенными струйками в потоке, где он ввел число Ке = УО/и В — диаметр, V — скорость, р — кинематическая вязкость) и впервые связал закон Пуазейля с ламинарным течением жидкости, а закон Шези с турбулентным движением. Он установил, что ламинарное движение устойчиво только при Ке < 2000, а при больших числах Ке возникает турбулентность. Так, для воды, текущей по трубе диаметром 1 см при комнатной температуре, ламинарный режим, как правило, кончается уже при средней скорости течения 30 см/с. [c.494]

Как уже было указано в конце предыдущего параграфа, нестационарное движение, возникающее при срыве метастабильного ламинарного течения, является уже сразу вполне турбулентным. В этом смысле характер возникновения турбулентности в трубе существенным образом отличается от возникновения турбулентности в результате абсолютной неустойчивости стационарного обтекания конечных тел. В последнем случае возникновение нестационарного движения при прохождении через Rup происходит, повидимому, непрерывным обрат зом, без скачков, с постепенным увеличением числа степеней свободы (как это было объяснено в 26, 27). При течении же жидкости по трубе возникновение турбулентности происходит скачком. С этим различием связано, в частности, различие между зависимостью сопротивления от числа Рейнольдса в обоих случаях. Если, например, речь идёт о движении какого-нибудь тела в жидкости, то испытываемая им сила сопротивления F не претерпевает скачка при R = Rk,, (когда стационарное обтекание делается абсолютно неустойчивым). В этой точке кривая F(R) должна иметь только излом — соответственно изменению характера движения. При течении же в трубе при R Rgp имеется по существу два различных закона сопротивления один для стационарного, а другой — для турбулентного течений. При каком бы значении R ни произошёл переход одного в другое, сила сопротивления испытывает скачок. [c.142]

Исследования Бернулли-и Эйлера в дальнейшем были продолжены и расширены, причем вплоть до начала XX столетия основными проблемами гидравлики являлись изучение турбулентности потока и общих законов сопротивления движению вязких жидкостей, исследование движения потока в трубах, каналах и через водосливы, изучение гидравлического удара в трубах, исследование, проблемы фильтрации жидкости через пористую среду, разработка теории размерности и подобия и т. д. При этом особое внимание уделялось лабораторному экспериментированию. [c.7]

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]

Согласно (7.12) сопротивление цилиндрической трубы при ламинарном режиме течения пропорционально средней скорости движения жидкости. При переходе к турбулентному течению в силу локальной нестационарности потока инерционные свойства жидкости имеют большое значение и плотность р нельзя исключить из определяющих параметров, поэтому заметно усложнится закон изменения коэффициента сопротивления При Re<10 хорошее сов- [c.200]

Задача 2. Пусть при той же схеме трубопровода (см. рис. 72) требуется определить расход жидкости по заданному перепаду напоров ДЯ (потери напора можно не учитывать в местных сопротивлениях или их можно выразить через эквивалентную длину). Так как расход жидкости будет зависеть от режима движения жидкости, который заранее не известен, задачу решают методом последовательных приближений. Для этого в формулу (112) подставляют значения коэффициентов т, п и А, взятые из табл. 10. Предполагается, что известны режим движения жидкости и зона сопротивления (для турбулентного режима). Признаком вероятности ламинарного режима служит высокая вязкость жидкости, зоны вполне шероховатых труб (квадратичный закон сопротивления)—малая вязкость жидкости (вода, бензин) и значительная шероховатость стенок трубы. [c.139]

Задача об изменении гидравлического сопротивления трубы при неустановившемся турбулентном движении жидкости является настолько сложной, что попытки сколько-нибудь строгого ее решения до сих пор встречают непреодолимые трудности. Это связано в основном с неизвестностью законов, которым подчиняется турбулентность в неустановившемся потоке. При ряде предположений оказываются возможными только приближенные оценки изменения гидравлического сопротивления трубы. Одно из исходных предположений состоит в том, что характерное для исследуемого неустановившегося процесса время намного превосходит период турбулентных пульсаций. В этом случае могут использоваться уравнения Рейнольдса осредненного турбулентного движения жидкости. При осесимметричном потоке с пренебрежимо малым изменением давления по радиусу сечения трубы уравнения Рейнольдса для движения несжимаемой жидкости, записанные в цилиндрических координатах г и л , имеют вид [35] [c.208]

Несмотря на то, что гидравликой уже давно был накоплен огромный опытный материал, характеризующий сопротивление различного рода шероховатых поверхностей, его научное обобщение стало возможным лишь в последнее время на основе теории подобия и теории турбулентности. Введение числа Рейнольдса в качестве параметра при обработке экспериментальных данных позволило установить, что шероховатость стенок влияет на характер движения жидкости по-разному, в зависимости от величины числа Рейнольдса. Оказывается, что трубы, которые при малых значениях числа Рейнольдса следуют закону Блазиуса и, следовательно, могут быть рассматриваемы как технически гладкие, при увеличении числа Рейнольдса обнаруживают все возрастающие отклонения от этого закона, характерные для шероховато- [c.510]

Естественно, что законы ламинарного движения жидкости в основном применимы к более узким капиллярам, и, наоборот, к более широким капиллярам и трубам чаще необходимо применять законы сопротивления, учитывающие турбулентный характер потока. Этим объясняется, что гидравлика — наука, занимающаяся, в частности, расчетом течения воды но трубам и каналам в различных промышленных сооружениях, а так ко движения паро-воздушных смесей в отопительных системах, паровых двигателях и других установках,— основывается главным образом на законах двил<ения жидкостей по трубам при турбулентном режиме. [c.49]

То обстоятельство, что коэффициенты сопротивления для труб разных диаметров, для разных жидкостей и скоростей течения оказывались одинаковыми, как только совпадали числа Рейнольдса и что все эти коэффициенты, будучи построенными в функции числа Рейнольдса, расположились на одной кривой, явилось блестящим подтверждением правильности закона подобия Рейнольдса. Численные значения определенные по формуле Бла-зиуса, значительно больше (как это и должно быть при турбулентном движении) значений X при тех же числах Рейнольдса, определяемых формулой Пуазейля для ламинарного движения. Коэффициент сопротивления К в формуле Блазиуса с возрастанием числа Рейнольдса убывает, однако, значительно медленнее, чем при ламинарном течении. Б системе координат, где по осям отложены соответственно lg В и 1дХ, формула Блазиуса графически изобразится прямой линией. Зависимость X от В в этой системе координат представлена на фиг. 192. [c.489]

Для ламинарного течения связь между перепадом давления и количеством протекающей жидкости Q = (расход) определяется чисто теоретически, и при этом получается хорошее совпадение с опытом ). Для турбулентного течения такую связь можно установить только на основе измерений, так как чисто теоретический расчет турбулентных течений в настоящее время пока еще невозможен. Связь между перепадом давления и расходом устанавливается законом сопротивлениялля движения в трубе. В литературе известна большое число формул, определяющих сопротивление в трубе, причем более старые из них выведены без учета закона подобия Рейнольдса и зависят от выбора единиц. В настоящее время таким формулам придают безразмерный вид, для чего вводят безразмерный коэффициент сопротивления Я, определяемый соотношением [c.537]

Исследования движения жидкости в шероховатых трубах позволяют сделать ряд общих выводов. При ламинарном течении теплоотдача и гидравлическое сопротивление не зависят от величины относительной шероховатости. При турбулентном движении жидкости шероховатость начинает сказываться на теплоотдаче и гидравлическом сопротивлении при различных значениях числа Ке. Чем меньше тем больше предельное число Кепр, соответствующее изменению закона теплоотдачи. При этом одновременно с ростом коэффициента теплоотдачи увеличивается и гидравлическое сопротивление Др. [c.208]

Если при движении жидкости в трубопроводе имеет место турбулентный режим в доквадратичной области шероховатых труб (практически весьма часто встречающийся случай), когда % = = / (е, Re), для расчета могут быть использованы установленные выше зависимости для квадратичного закона сопротивления с введением в них поправочного коэффициента р — на неквадратич-ность . [c.225]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...