32. Шероховатость. Гидравлически гладкие и шероховаты трубы. Толщина вязкого подслоя

Шероховатость поверхности труб может быть различной. Если поверхность труб покрывается специально отсортированными зернами песка одной фракции, то получается равнозернистая шероховатость. Поверхность труб обычно неравнозернистая, она может быть волнистой с различными высотами и длинами волн. Шероховатость стенок труб определяется: материалом стенок, от чего зависят высота выступов шероховатости, их форма, густота и характер их размещения на поверхности и т.д. Для грубой количественной оценки шероховатости - средней высоте выступов шероховатости. Эта высота - абсолютная шероховатость . При одной и той же величине абсолютной шероховатости влияние ее на величину гидравлических сопротивлений и распределение скоростей различно в зависимости от диаметра трубы. Относительная шероховатость, измеряемой отношением абсолютной шероховатости к диаметру трубы, то есть величиной  / d. Понятие о гидравлически гладких и гидравлически шероховатых трубах.

Шероховатость стенок не влияет на характер движения и потери напора не зависят от шероховатости. Такие стенки и трубы наз гидравлически гладкими.

Если высота выступов шероховатости превышает толщину вязкого подслоя, то неровности стенок выходят в пределы турбулентного ядра, поток обтекает выступы с отрывом, сопровождающимся интенсивным перемешиванием частиц (гидравлически шероховатыми).

33. Экспериментальное изучение коэффициента Дарси. График Никурадзе Важные экспериментальные исследования были проведены Никурадзе для шероховатых труб. Стенки труб имели специально созданную равнозернистую шероховатость. Для создания шероховатости сначала через калиброванные отверстия отсеивался песок определенных размеров и равномерно наносился на стенки, предварительно покрытые слоем лака, благодаря чему песок приклеивался к стенкам. Размеры зерен песка принимались за размер выступа шероховатости . В результате были получены трубы с различными значениями относительной шероховатости стенок. В опытах были измерены потери напора и расход, вычислены средние скорости потоков и коэф­фициенты. Результаты Никурадзе на рис. По оси абсцисс отложены значения lg Re и по оси ординат lg (100). Все опытные точки, полученные Никурадзе, до lgRe = 3,35 независимо от шероховатости стенок труб располагаются на прямой. при ламинарном движении  не зависит от шероховатости трубы . При Re 2300  3000 происходит переход от ламинарного режима к турбулентному. В опытах Никурадзе в пределах 2300  Re  4000 коэффициент  по-прежнему не зависит от шероховатости. При турбулентном движении Re  4000 характер экспериментальных кривых различен в зависимости от значения d / . При больших относительных шероховатостях (d /  = 30) экспериментальная кривая сначала продолжает подниматься, а затем при становится горизонтальной. При меньших относительных шероховатостях кривые ведут себя иначе: сначала независимо от относительной шероховатости экспериментальные точки ложатся на прямую II. Затем по достижении эти точки отходят от прямой II, образуют впадину, и при Re  500 d /  превращаются в горизонтальные прямые.

Исследования свидетельствуют о наличии различных областей сопротивления при напорном движении в трубах.