- •«Определение коэффициентов гидравлического трения трубопровода и коэффициентов местных потерь напора».
- •«Определение коэффициентов истечения жидкости через отверстия и насадки»
- •«Определение сопротивления движению судна методом модельных испытаний»
- •«Исследование гидродинамических характеристик пластины при глиссировании»
Выполнил: студент группы 04-СУ-2 КСФ Калинин П. А.
Ответы на контрольные вопросы к лабораторной работе №1.
"Определение основных характеристик потока".
Вопрос: Дайте определение вязкости жидкости.
О.: Вязкость – это свойство жидкости сопротивляться деформации сдвига, т. е. относительному смещению ее слоев.
В: Назовите характеристики вязкости, их размерность и связь между ними.
О: Характеристиками вязкости являются динамический и кинематический коэффициенты, которые связаны между собой соотношением:где ρ – плотность жидкости. Единицей динамического коэффициента вязкости является Па·с, а кинематического коэффициента – м2/с.
В: Как изменяется вязкость капельных жидкостей и газов при изменении температуры и давления.
О: При повышении температуры вязкость капельной жидкости уменьшается, а вязкость газов увеличивается. Вязкость жидкости зависит также от давления, но эта зависимость заметно проявляется при больших изменениях давления.
В: Что называется расходом жидкости и каковы единицы его измерения?
О: Расходом называется количество жидкости, протекающее через незамкнутую поверхность в единицу времени. Если это количество измеряется в единицах объема, то расход называется объемным и измеряется в м3/с или в л/с.
В: Дайте определение средней скорости потока.
О: Средняя скорость потока – это такая условная, постоянная для всех точек сечения скорость vср , при которой расход жидкости через это сечение будет таким же, как и при действительном распределении скоростей частиц жидкости в данном сечении.
В: Какое различие между установившимся и неустановившимся движением жидкости?
О: Установившимся называют такое движение, при котором скорости частиц жидкости в любой точке пространства не изменяются во времени. При неустановившемся движении скорости частиц в точках пространства изменяются во времени.
В: В чем состоит отличие ламинарного режима от турбулентного?
О: При ламинарном режиме частицы жидкости движутся упорядоченно, образуя слоистое течение. При турбулентном режиме частицы, наряду с основным движением по некоторому преимущественному направлению, перемещаются из слоя в слой (происходит перемешивание частиц), их мгновенные скорости резко изменяются по величине и направлению.
В: Перечислите факторы, от которых зависит режим течения жидкости.
О: На режим движения жидкости оказывают влияние следующие факторы: вязкость жидкости , плотность ρ, характерный линейный размер потока l и средняя скорость vср .
В: В чем смысл числа Рейнольдса?
О: Число Рейнольдса является критерием, определяющим режим движения жидкости.
В: Какова связь между полным, статическим и динамическим давлением?
О: Динамическое давление есть разность полного и статического давлений.
B: Как связано динамическое давление со скоростью напора?
О: Динамическое давление пропорционально квадрату скорости напора.
В: Каковы причины неравномерного распределения скорости в поперечном сечении потока реальной жидкости?
О: Вблизи стенок канала, вследствие вязкости, жидкость движется медленнее, чем на удалении. На самой стенке скорость равна нулю, т. е. частицы прилипают. Закон распределения скоростей зависит от режима движения жидкости.
В: Что представляет собой коэффициент кинетической энергии (коэф-нт Кориолиса)?
О: Коэффициент кинетической энергии представляет собой отношение кинетической энергии в сечении потока при истинных скоростях v к кинетической энергии в том же сечении, вычисленной по средней скорости vср.
Ответы на контрольные вопросы к лабораторной работе №2.
"Экспериментальная иллюстрация уравнения Бернулли".
Вопрос: Перечислите формы механической энергии движущейся жидкости.
Ответ: Механическая энергия движущейся жидкости может иметь три формы:
потенциальную энергию положения ;
потенциальную энергию давления ;
кинетическую энергию
В: Дайте определение удельной энергии жидкости и напора.
О: Удельная энергия (напор) – это энергия, отнесенная к единице веса жидкости.
В: В чем отличие в записи уравнения Бернулли для элементарной струйки идеальной и реальной жидкости.
О: При описании потока реальной жидкости скорости берутся средними по сечениям, в связи с чем вводится поправочный коэффициент α.
В: Энергетический и геометрический смысл уравнения Бернулли и входящих в него членов.
О: Запишем уравнение Бернулли в двух видах
1.
Здесь – удельная кинетическая энергия,
–удельная потенциальная энергия положения, энергетический смысл.
–удельная потенциальная энергия положения.
–полная удельная энергия потока.
2.
Здесь– скоростной напор,
–геометрический напор, геометрический смысл.
–пьезометрический напор.
–полный гидродинамический напор.
В: Физический смысл коэффициента кинетической энергии α.
О: Коэффициент кинетической энергии α учитывает влияние неравномерности распределения скоростей по живому сечению потока на его кинетическую энергию.
В: Что представляет собой напорная и пьезометрическая линия?
О: Напорная линия – это линия, ординаты которой относительно плоскости сравнения равны полному напору H.
Пьезометрическая линия – линия, ординаты которой равны величине потенциального напора
В: Какой характер имеет напорная линия для потока идеальной и реальной жидкости?.
О: Для идеальной жидкости линия полного напора будет параллельна плоскости сравнения. Для реальной жидкости эта линия всегда понижается по течению, поскольку при преодолении гидравлических сопротивлений происходит потеря напора.
В: Как можно измерить полный, пьезометрический, скоростной напор жидкости?
О: Полный напор может быть определен с помощью трубки Пито. Пьезометрический напор измеряется высотой столба жидкости в пьезометре, подключенном к рассматриваемому сечению. Разность показаний трубки Пито и пьезометра, установленных в одном и том же сечении потока, равна местному скоростному напору.
Ответы на контрольные вопросы к лабораторной работе №4.
«Определение коэффициентов гидравлического трения трубопровода и коэффициентов местных потерь напора».
Вопрос: Что называется потерей напора на преодолении гидравлических сопротивлений?
Ответ: Потерей напора называется уменьшение полной удельной энергии на участке между двумя сечениями потока.
В.: Назовите два вида потерь напора.
О.: Различают два вида гидравлических потерь: потери напора на трение по длине и местные потери напора.
В.: Напишите формулу для определение потерь напора на трение по длине.
О.:
где λ – безразмерный коэффициент гидравлического трения,
l – длина участка трубы, на котором определяются потери напора,
d – внутренний диаметр трубы,
v – средняя скорость потока,
g – ускорение свободного падения.
В.: Отчего зависит коэффициент гидравлического трения λ в общем случае?
О.: Коэффициент λ в общем случае зависит от числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости стенок трубы.
В.: Дать определение эквивалентной шероховатости.
О.: Эквивалентная шероховатость это равномерно-зернистая шероховатость, которая по, гидравлическому сопротивлению равноценна естественной абсолютной шероховатости.
В. Какие существуют зоны сопротивления при движении жидкости в трубах? От чего зависит коэффициент λ в каждой зоне?
О.:
Зона 1 вязкостного сопротивления |
Зона 2 гидравлически гладких труб |
Зона 3 доквадратичного сопротивления |
Зона 4 квадратичного сопротивления |
В. Какой степени скорости пропорциональна потеря напора по длине для различных зон сопротивления?
О.:
Зона 1 вязкостного сопротивления |
Зона 2 гидравлически гладких труб |
Зона 3 доквадратичного сопротивления |
Зона 4 квадратичного сопротивления |
hдл ~ V |
hдл ~ V1,75 |
hдл ~ V(1,75÷2,0) |
hдл ~ V2 |
В. Чем объясняется возрастание гидравлического сопротивления при переходе от ламинарного режима к турбулентному?
О.: Переход потока в турбулентный режим приводит к сильному возрастанию сопротивления, что связано с увеличением напряжений трения. При этом основная часть сопротивления создается так называемыми турбулентными, касательными напряжениями, возникающими из-за поперечных перемещений (беспорядочного перемешивания) частиц жидкости.
В. От чего зависит степень влияния шероховатости труб на гидравлическое сопротивление при турбулентном режиме?
О.: Степень влияния шероховатости стенок трубы на гидравлическое сопротивление при турбулентном режиме зависит от соотношения толщины ламинарного подслоя 8Л и абсолютной шероховатости Д. По характеру этого влияния различают три зоны турбулентного режима.
В. Почему формула Альтшуля называется универсальной? Для каких зон сопротивления она применима?
О.: Формула Альтшуля является универсальной т.к. она учитывает влияние и шероховатости, и числа Рейнольдса. Она применима для зон турбулентного движения – 2, 3, 4.
В. Напишите формулу для определения местных потерь напора.
О.:
В. От чего зависит коэффициент местного сопротивления ζм при ламинарном и турбулентном движении?
О.: Величина коэффициента в ζм общем случае зависит от конфигурации местного сопротивления, режима движения жидкости и числа Рейнольдса. В турбулентных потоках при достаточно больших значениях числа Re влияние последнего на коэффициенты ζм незначительно, поэтому в практических расчетах при турбулентном режиме их значения считают зависящими только от вида местного сопротивления и независящими от Re.
В области ламинарного течения коэффициенты ζм зависят и от геометрической формы местного сопротивления, и от числа Re.
В. Дайте определение эквивалентной длины местного сопротивления.
О.: Эквивалентная длина - длина прямого участка трубопровода, на которой потеря напора на трение hдл равна местной потере напора hм, вызываемой данным местным сопротивлением.
В. Как определяются потери напора опытным путем?
О.: Экспериментально потери напора на трение по длине в трубопроводе постоянного диаметра можно определить непосредственно по показанию дифференциального манометра, подключенного к соответствующим сечениям:
постоянное сечение |
переменное сечение |
Ответы на контрольные вопросы к лабораторной работе №6.