СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1.Цель лабораторной работы.

2.Описание режимов течения жидкости и их характеристик (кратко).

3.Схема стенда (допускается сканирование), на которой цветными линиями (можно использовать шариковую ручку, фломастер, цветной карандаш) обозначены направления потоков жидкости, для которых производились измерения.

4.Заполненнаятабл. 2.1 (первая подгруппа)или 2.2 (вторая подгруппа).

5. Значение числа Рейнольдса, при котором изменились характер и режим течения жидкости.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№ 3 ИЛЛЮСТРАЦИЯ УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ. ДИАГРАММА НАПОРОВ

Цель работы – закрепление знаний по разделу «Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости»; наблюдение за взаимным переходом потенциальной и кинетической энергии потока жидкости.

Задание – по опытным данным построить линии гидростатического напора, гидродинамического напора для элементарной струйки жидкости и гидродинамического напора для потока жидкости в наклонном трубопроводе переменного сечения.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли – одно из самых важных уравнений гидравлики. Оно широко используется при решении большого количества инженерных задач, связанных с гидравлическими расчетами.

Для элементарной струйки вязкой несжимаемой жидкости при установившемся движении уравнение Бернулли имеет следующий вид:

30

где Z1 – высота расположения центра тяжести поперечного сечения струйки в сечении 1-1;

Z2 – высота расположения центра тяжести поперечного сечения струйки в сечении 2-2;

P1 – давление в центре тяжести сечения 1-1;

P2 – давление в центре тяжести сечения 2-2; u1 – скорость течения жидкости в сечении 1-1; u2 – скорость течения жидкости в сечении 2-2; ρ – плотность жидкости;

h1,2 – потеря напора при перемещении жидкости из сечения 1-1 в сечение 2-2.

лический напор струйки, может быть записано для любого поперечного сечения потока жидкости.

Слагаемые напора, входящие в это уравнение:

Z – геометрическая высота или геометрический напор;

ρP g – пьезометрическая высота или пьезометрический напор;

u2 – скоростная высота или скоростной напор;

2 g

Z + ρP g – гидростатический напор.

Для потока вязкой несжимаемой жидкости уравнение Бернулли записывается в следующем виде:

где υ1 – средняя скорость потока жидкости в сечении 1-1; υ2 – средняя скорость потока жидкости в сечении 2-2; α – коэффициент Кориолиса.

31

Этот коэффициент учитывает неравномерность распределения скоростей, которые находятся в живом сечении потока. Больше всего на величину этого коэффициента влияет форма эпюры скоростей, но он всегда имеет значение больше единицы. Существует два случая выбора коэффициента Кориолиса.

Если имеет место ламинарное течение и труба имеет круглую форму, то α = 2. Если режим движения турбулентный, то значение коэффициента Кориолиса выбирается в пределах α = 1,05–1,1.

Для того чтобы определить среднюю скорость потока υ в сечении, нужно воспользоваться уравнением неразрывности – одним из важнейших уравнений гидродинамики. Это уравнение характеризует постоянство объемного расхода вдоль потока несжимаемой жидкости:

где S1, S2 – площади сечений потока в сечениях 1-1 и 2-2.

Анализируя уравнения (3.1) и (3.2), можно сделать вывод о том, что все члены, которые входят в уравнение Бернулли, имеют линейную размерность. Однако всем членам этого уравнения можно придать энергетический смысл.

Вышесказанное можно объяснить следующим образом.

Если поднять некую массу жидкости m на высоту Z, которая отмеряется от некоторой плоскости сравнения, то она будет иметь потенциальную энергию – энергию положения тgZ. Эту энергию можно отнести к весу самой жидкости, и тогда получится удельная потенциальная энергия положения Z.

Это утверждение можно объяснить тем, что частица жидкости, которая имеет массу m и давление P, под действием этого давления способна под-

u2 – удельная кинетическая энергия жидкости.

2 g

32