Popov / Popov / гидравлика / лаба№2

Изучение режимов течения жидкости

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Определить режимы течения жидкости методом визуализации картин течения на установке Рейнольдса.

2. Определить режим течения по значениям критерия Рейнольдса.

1. Основные положения.

При движении потока реальной жидкости в нем действуют различные силы: силы давления, вязкости (трения), тяжести и инерции. В первой половине ХIX века многие исследователи обратили внимание на то, что в различных условиях характер и структура потока жидкости могут быть разные. В 1883 г. английский физик Осборн Рейнольдс обосновал теоретически и показал на опытах существование двух принципиально различных режимов движения жидкости. Они получили название ламинар­ный (слоистый) и турбулентный (вихреобразный) режимы.

Ламинарным называется упорядоченное слоистое движение жидкости без поперечного перемешивания и пульсаций скорости и давления. Ламинарный режим может установиться при движении очень вязких жидкостей: глицерина, минеральных масел, нефти, мазута.

Турбулентным называется хаотичное, крайне нерегулярное движение жидкости. Оно сопровождается активным поперечным перемешиванием, пульсациями скорости и давления.

Рейнольдс установил, что критерием режима движения жидкости является безразмерная величина, представляющая собой отношение произведения средней скорости потока υ на характерный линейный размер l поперечного сечения потока к кинематической вязкости жидкости ν которая впоследствии была названа числом Рейнольдса. Для потока жидкости в трубе круглого сечения (характерный размер l равен внутреннему диаметру d) число Рейнольдса вычисляется по формуле

Эпюра скоростей в случае ламинарного режима в трубопроводе круглого сечения представляет собой параболоид вращения, ось которого совпадает с геометрической осью трубы. Сопротивление трубопровода в этом случае прямо пропорционально вязкости жидкости и обратно пропорционально числу Рейнольдса. Расчетами можно доказать, что υ_cp = 0,5υ_max

2. Описание экспериментальной установки

Для изучения режимов движения жидкости пользуются опытной установкой, схема которой представлена на рисунке 3.

У становка состоит из питающего трубопровода 1, напорного бака 2 с успокоительной решеткой 3, переливной трубы 4, емкости с краской 5, термометра 6, стеклянной трубки 7, в которой проводится наблюдение за режимами движения, буферного (подпорного) бака 8 с расходной трубкой 9, узла изменения расхода 10, состоящего из калиброванной по объему емкости с водомерным стеклом.

Рис 3. Схема стенда Рейнольдса: 1- питающего трубопровода, 2-напорный бак, 3 - успокоительная решетка, 4 - переливная труба, 5 - емкость с краской, 6-термометр, 7 -стеклянная трубка, 8 - буферный бак, 9 -расходный патрубок, 10 -узел изменения расхода.

. Обработка экспериментальных данных

По данным замеров рассчитать значение коэффициента Re для всех трех режимов и заполнить табл.1 При проведении опытов в качестве жидкости используют воду. Вода движется в стеклянной трубе диаметром d=0,02 м.

1. Для измерения расхода скорость потока рассчитывается (средняя скорость) по формуле

где d -диаметр трубки;

2. Значение кинематической вязкости берется по таблице в зависимости от температуры.( ν= 10^-6)

3. Рассчитать значение

4. Сделать выводы о проделанной работе.

_{Таблица 1}

Измеряемые и расчетные величины	№ опыта
	1	2	3
Объем воды в мерном баке, м3
Время наполнен.мерного бака,сек
Расход воды, Q м3/с
Средняя скорость течения воды в трубе, υ м/с2
Число Рейнольдса, Re
Характер режима движения