42. Движение взкопластичных жидкостей по трубопроводу:структурный и турбулентный режимы течения.

При течении вязкопластичной жидкости в коротких трубопроводах, как и при течении вязких жидкостей, оказывается возможным получить критерии подобия, однозначно характеризующие потоки. 

При течении вязкопластичных жидкостей характер возникновения и развития течения несколько иной. В начальный момент времени жидкость остается неподвижной, пока касательные напряжения на стенках трубы не превысят то. После достижения перепада давления, достаточного для преодоления сил пластичности, жидкость начинает двигаться, сохраняя недеформированное ядро радиусом го, на границах которого касательные напряжения равны то, а в пристенной зоне наблюдается сдвиговое течение в ламинарном режиме. Такой характер потока вязкопластич-ной жидкости носит название структурного течения. По достижении определенного перепада давления ядро потока исчезает, и некоторое время поток движется ламинарно, а затем начинается переход в турбулентное течение. 

При течении вязкопластичных жидкостей коэффициент сопротивления при структурном режиме течения зависит от двух безразмерных критериев и переход к турбулентному течению уже не однозначно определяется критерием Рейнольдса.

При фильтрации неньютоновских вязкопластичных жидкостей, а также при фильтрации с очень малыми скоростями имеет место закон фильтрации (1.14), который отличается от закона Дарси наличием предельного градиента у, по достижении которого начинается движение. 

Глинистый раствор как вязкопластичная жидкость, имеющая низкое напряжение сдвига, работоспособен только при небольших перепадах давления. Кроме того, после ГРП он может проникать в пласты и ухудшать их фильтрационные свойства. Использование специального устройства на НКТ при наличии наполнителя в виде твердых частиц ( около 50 %) может привести к прихвату труб в узком зазоре.

Градиент давления сдвига вязкопластичной жидкости в пористой среде зависит от ее проницаемости. 

При использовании модели вязкопластичной жидкости зона фильтрации разбивается на область движения, где связь между градиентом давления и скоростью фильтрации линейная, и застойные зоны, в которых жидкость покоится. Подвижная граница застойной зоны подлежит определению. 

квивалентные (приведенные) длины при турбулентном режиме течения вязкой жидкости практически не зависят от числа Рейнольдса.

Коэффициент расхода \i зависит от размера трубопровода, числа и характера местных сопротивлений, а также от режима течения жидкости.

Из полученных выражений видно, что по мере изменения уровня жидкости в резервуаре средняя скорость ее течения в трубопроводе также изменяется.

Коэффициент расхода при изменении суммарного активного напора является величиной переменной, причем диапазон его изменения особенно сильно увеличивается при ламинарном режиме течения.

В основу гидравлического расчета самотечных трубопроводов, работающих при ламинарном режиме течения, целесообразно положить уравнение Пуазейля, причем приведенную длину трубопровода следует выразить через параметр Рей-нольдса.

Время истечения жидкости при ламинарном режиме определится, если последнее уравнение проинтегрировать по времени в пределах от 0 до tn и по уровню взлива от критической высоты zlKp, соответствующей переходу течения от турбулентного режима к ламинарному, до D1 (считая от верхней образующей цистерны):

высоты, при которой произойдет смена турбулентного режима течения на ламинарный) /т = г° •?

Критическая высота слива жидкости в резервуаре, при которой происходит смена режимов течения Ог — г1кр, находится после определения zlhp из уравнения гкр = b — azlKp