Гидравлически гладкие и шероховатые поверхности
Если толщина ламинарного подслоя значительно больше высоты выступов шероховатости поверхности, т.е. когда он полностью перекрывает неровности, такие поверхности называют гидравлически гладкими, или гладкими. В этом случае, возмущения, вызванные шероховатостью, гасятся в ламинарном подслое и они не влияют на сопротивление движению жидкости.
В противном случае при обтекании выступов образуются вихри, которые способствуют перемешиванию жидкости, усиливая турбулентность потока и увеличивая сопротивление и потери энергии. такие поверхности называют гидравлически шероховатыми, или шероховатыми.
Понятие гладкой и шероховатой поверхности условно, так как толщина ламинарного подслоя зависит от числа Рейнольдса и диаметра трубы.
Для определения потерь напора в трубах при турбулентном движении используется, как и для ламинарного движения, формула Дарси-Вейсбуха:
,
где коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси) определяется эмпирическим путем.
Контрольные вопросы и задания
1. Дайте определение ламинарного режима течения жидкости.
2. Охарактеризуйте турбулентный режим течения жидкости.
3. Что называется критической скоростью движения жидкости в трубе?
4. В чем смысл числа Рейнольдса? От чего зависит его значение?
5. Изобразите схематически профили скоростей при ламинарном и турбулентном режимах течения жидкости в трубах.
6. Напишите формулу соотношения между средней и максимальной скоростью при ламинарном режиме.
7. Что такое осредненная местная скорость?
8. Сформулируйте понятия абсолютной и относительной шероховатости, относительной гладкости труб.
9. Что такое гидравлически гладкие и шероховатые трубы?
10. Назовите основные положения, лежащие в основе теории подобия.
11. Перечислите основные условия гидродинамического подобия.
12. Перечислите наиболее важные критерии гидродинамического « подобия.
Примерные темы рефератов
1. Установка для исследования режимов движения жидкостей: ее конструкция и методика исследований.
2. Гидравлическое подобие и его применение в гидротехнике и гидромашиностроении.
3. Критерии подобия, применяемые при моделировании гидравлических явлений и машин.