5. Порядок выполнения работы.

1. Открываем вентиль 18.

2. Включаем насос, медленно открывая вентиль 8, устанавливаем необходимый напор в расходном бачке (20 делений манометра).

3. После того, как выйдут пузырьки воздуха из трубок, запишем показания пьезометров и трубок Пито во всех сечениях.

4. Плавно закрываем вентиль 8, выключаем насос.

5. Определяем потери энергии между сечениями

; .

6. Находим измеренный скоростной напор в каждом сечении

.

7. Определить скорость потока на оси трубы

.

8. Результаты исследований записываем в табл.3.1.

9. Строим графики изменения полного напора по длине трубы

и пьезометрического напора

.

Таблица 3.1

№ сечения	Ордината Z, см	Расстояние между сечениями l, см	Внутренний диаметр трубы d, см	Показания пьезометрической трубки h’’, см	Показания трубки Пито h’, см	Потери напора hW, см	Скоростной напор hv, см	Скорость на оси трубы ν, см/с	Измеренный полный напор H, см	Измеренный пьезометрический напор Hp, см
1		37	1.4
2			2.8
		37
3			1.2

6. Контрольные вопросы.

1. Объясните физическую сущность каждого из членов уравнения Бернулли для реального потока жидкости.

2. Что такое удельная энергия, и какова её размерность.

3. При каком давлении жидкости полный и пьезометрический напоры изменяются по длине на одну и ту же величину?

4. В чем отличие уравнения Бернулли для элементарной струйки и для потока жидкости?

5. В каком случае уравнение Бернулли превращается в основное уравнение гидростатики?

6. Какое давление будет в напорном потоке, если пьезометрическая линия проходит ниже его геометрической оси?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4.

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ.

1. Цель работы.

Визуальное наблюдение ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости. Определение значений числа Рейнольдса, соответствующих ламинарному и турбулентному режимам течения жидкости.

2. Ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости.

При движении жидкости в трубопроводе могут возникать два режима течения, которые значительно отличаются один от другого.

П ри ламинарном режиме движения отдельные частицы жидкости перемещаются в трубе параллельно её стенкам, поперечные перемещения при этом отсутствуют. Если мы в такой поток будем подавать через тонкую трубку краску, то краска будет перемещаться тонкой струйкой, параллельно стенкам трубы, не смешиваясь с остальным потоком воды (рис.4.1а.).

а) б)

Рис.4.1. Характер движения воды в трубе:

а) ламинарный режим; б) турбулентный режим.

Турбулентный режим движения характеризуется наличием поперечных перемещений частиц жидкости по всему потоку, которые движутся по произвольным траекториям. Имеют место также пульсации скоростей и давления в каждой точке потока. При введении краски в такой поток отдельные частицы краски распространяются по всему объему трубы, равномерно окрашивая всю массу жидкости (рис.4.1б).

Режим движения жидкости зависит от следующих параметров потока: средней скорости движения , внутреннего диаметра трубы d и кинематического коэффициента вязкости .

Критерием, определяющим режим движения жидкости, является число Рейнольдса

. (4.1)

Смена режима движения жидкости с ламинарного на турбулентный происходит при числах Рейнольдса от ≤ 2000 (нижний критический предел) до ≥ 10000 (верхний критический предел). При значениях числа Рейнольдса в пределах 2000 < Re < 10000 могут наблюдаться и ламинарный, и турбулентный режимы, которые будут неустойчивы. Область неустойчивого течения называется переходной зоной.

На практике для упрощения расчётов принимают, что при Re  2320 – режим течения ламинарный; при Re ≥ 2320 – турбулентный.

Зная скорость движения жидкости, её вязкость и диаметр трубы, можно найти число Re, и сравнив его с Re_кр, определить режим течения жидкости.

Отличие турбулентного потока от ламинарного приведено в табл.4.1.

На практике встречается и ламинарный, и турбулентный режимы движения жидкости. Ламинарный режим чаще имеет место тогда, когда по трубам движутся вязкие жидкости (масла), турбулентный – при течении маловязких жидкостей (вода, бензин, керосин и др.).