11

Лекція №3

Гідродинаміка

1. Основні поняття гідродинаміки

2. Режими руху рідини

3. Закономірності ламінарного режиму руху

4. Характеристики турбулентного потоку

1. Основні поняття гідродинаміки

Наука гідродинаміка розглядає закони рухомої рідини.

Основне завдання гідродинаміки (пряма задача гідродинаміки) полягає у визначенні залежності втрати напору ( ) як функції швидкості або витрати Q.

Обернена задача:

В свою чергу в залежності від способу контактування рідини з твердою поверхнею розглядаються внутрішня ,зовнішня і змішана задачі гідродинаміки.

Внутрішня задача - випадки, коли рідина рухається в трубах, каналах або апаратах.

Зовнішня задача – випадки, коли окремі тверді частинки рухаються у об’ємі рідини.

Змішана задача –випадки, коли велика кількість частинок одночасно розміщена або рухається в рідині.

Розглянемо характеристики потоку рідини у випадку внутрішньої задачі

Об’ємна витрата рідини – це об’єм рідини, що проходить за одиницю часу через певний переріз потоку:

- час

- об’єм рідини

Масова витрата

Середня швидкість руху рідини , в центрі труби , біля стінки труби

Середня швидкість руху визначається

де - об’ємна витрата

- площа поперечного перерізу потоку;

Еквівалентний діаметр d_е –визначається, як чотири площі потоку поділені на змочений периметр П.

де змочений периметр П – це сумарний розмір, яким визначається контакт потоку рідини з твердою поверхнею.

Приклади

1. для перерізу потоку у круглій трубі

2. для кільцевого перерізу типу труба в трубі

Еквівалентний d_е – це такий гіпотетичний діаметр, для якого виконується співвідношення , як для круглого перерізу труби.

Гідравлічний радіус

; таким чином

2. Режими руху рідини.

Першим, хто дослідив режими руху рідини був Рейнольдс. У 1883 році він встановив наступне:

1. При малих швидкостях руху існує ламінарний режим – рух рідини відбувається окремими шарами, які між собою не перемішуються.

2. При великих швидкостях-турбулентний або вихреподібний режим, внаслідок хаотичного руху окремих частинок .

3. Перехідний режим – перехідна область між вище наведеними режимам.

Визначається режим руху числом ( або критерієм ) Рейнольдса Re, що залежить від:

- в’язкості, -швидкості руху, - густини, _екв - еквівалентного діаметру

Число Рейнольда Re- безрозмірний комплекс величин, що характеризує співвідношення між силами тертя і силами інерції у потоці.

ламінарний режим

перехідна область

- турбулентний