7. Движение вязкой жидкости. Число Рейнольдса и его практическое применение.

Движение жидкости, при котором отдельные слои жидкости перемещаются спокойно параллельно оси потока и по отношению друг ко другу, называется ламинарным (параллельно-струйным). А движение, при котором происходит разрушение струи и образование вихрей по сечению потока называется турбулентным (беспорядочным, хаотичным).

Основным фактором, определяющим характер движения жидкости, является средняя скорость движения жидкости ω, диаметр трубопровода d, плотность p и вязкость μ.

Число Рейнольдса

Границы существования течения определяются критическими значениями числа Рейнольдса. Момент перехода ламинарного движения в турбулентный соответствует критическому значению числа Рейнольдса, равному 2320.

При значении числа Р. Меньше 2320 — режим ламинарный, и больше 2320 — турбулентный.

При 2320 < Re<10в4ст. наблюдается переходный режим, когда оба вида течения жидкости могут проявляться одновременно. При Re>10 в 4 ст. режим течения приобретает характер устойчивого турбулентного движения. Движение жидкости в трубах и каналах имеет турбулентный режим. Ламинарный режим наблюдается в трубах при движении в них очень вязкой жидкости, а так же при движении жидкости в капиллярах и порах грунтов и бетонов.

8. Ламинарное и турбулентное течение жидкости.

При ламинарном течении потока слои жидкости движутся параллельно друг другу, и локальные скорости в любой точке потока с течением времени не изменяются. Если ωr – скорость в любой точке поперечного сечения потока, взятой на расcтоянии r от оси трубы, а R — радиус трубы, то

Расход жидкости при ламинарном движении определяется по уравнению Пуазеля.

Перепад давления жидкости между точками в начале и в конце канала.

Диаметр трубы

вязкость жидкост

длина канала

9. Гидродинамическое сопротивление и потерянный напор

При движении жидкости по трубопроводу возникают силы сопротивления, на преодоление которых нужно затратить энергию.

Эту энергию называют потерянной напором или потерянной энергией. Потери напора складываются из сопротивления трения о стенки (потери напора по длине потока) hтр и местных сопротивлений hмс, возникающих при изменении направления или скорости потока. Hпот = hтр+hмс

hтр зависит от длины канала L, эквивалентного диаметра dэ, скоростного напора ω2/2g, коэффициента λ и определяется по уравнению Дарси — Вейсбаха.

λ зависист от режима движения жидкости и степени шероховатости. Если степенью шероховатости пренебрегать, то λ = f(Re) при Re ≤ 2320 λ=64/Re. При 2320< Re<10в4ст. λ =A/Re в ст.n

А и n зависит от формы сечения канала. Для круглого А = 64, для квадратного 57, кольцевого — 96.

Потери напора для каждого вида местного сопротивления подсчитываются по уравнению h = ζ *ω2/2g. Отношение потерь напора к скоростному напору называется коэффициентом местного сопротивления. ζ = h*(2g/ω). Суммарные потери давления складываются из потерь напора на трение и на местное сопротивление: