1)Два режима движения жидкости. Опыты Рейнольдса.
Движение жидкости, при котором отсутствуют изменения (пульсации) местных скоростей, приводящие к перемешиванию жидкости, называют ламинарным (от лат. lamina – слой).
Движение жидкости, при котором происходят изменения (пульсации) местных скоростей, приводящие к перемешиванию жидкости, называют турбулентным (от лат. turbulentus – беспорядочный).
Применяются также термины ламинарный режим движения, турбулентный режим движения.
Скорость потока, при которой происходит смена режима движения жидкости, называется критической. Рейнольдсом было обнаружено существование двух критических скоростей: одной – при переходе ламинарного режима движения в турбулентный режим, она называется верхней критической скоростью υв.кр, другой – при переходе турбулентного режима движения в ламинарный режим, она называется нижней критической скоростью υн.кр. Опытным путем доказано, что значение верхней критической скорости зависит от внешних условий опыта: постоянства температуры, уровня вибрации установки и т.д. Нижняя критическая скорость в широком диапазоне изменения внешних условий остается практически неизменной. В опытах было показано, что нижняя критическая скорость для потока в цилиндрической трубе круглого сечения пропорциональна кинематической вязкости и обратно пропорциональна диаметру трубы d:
Коэффициент пропорциональности k оказался одинаковым для различных и d:
В честь Рейнольдса этот коэффициент был назван критическим числом Рейнольдса и обозначен Reкр.
Для любого потока по известным υ, d, можно составить и вычислить число Рейнольдса Re = υd/ и сравнить его с критическим значением Reкр. Если Re < Reкр, то υ < υн.кр и режим движения жидкости ламинарный; если Re > Reкр, то υ > υн.кр и режим движения, как правило, турбулентный
в общем случае режим движения жидкости определяется безразмерным комплексом:
составленным из четырех величин: динамической вязкости , плотности жидкости , характерного геометрического размера живого сечения l и средней скорости потока υ.
Этот комплекс называется числом Рейнольдса и обозначается символом Rе.
В опытах Рейнольдса было обнаружено, что переход ламинарного движения в турбулентное происходит не мгновенно и не одновременно по всей длине трубы. При числах Re, близких к Reкр (но меньше Reкр), на отдельных участках трубы периодически возникают турбулентные области («пробки»), которые сносятся вниз по направлению движения. На месте возникновения «пробки» вновь восстанавливается ламинарное движение.
11) Формула Дарси-Вейсбаха
Потери напора по длине экспериментально определяются следующим образом.
В
сечениях, где движение равномерное
(т.е. за пределами начального участка
или зоны влияния), к отверстиям в стенках
трубопровода присоединяются пьезометры
(рис. 7.4). Из уравнения Бернулли,
составленного для этих сечений, следует,
что:
.
При равномерном движении (1 = 2, 1 = 2) имеем:
или
,
где 
– разность пьезометрических напоров.
В горизонтальной прямолинейной трубе (z1=z2) при равномерном движении потери напора определяются так:
Обычно потери напора выражают через скоростной напор:
,
(7.2)
где – коэффициент сопротивления (коэффициент потерь), показывающий, какому количеству скоростных напоров (или долей скоростного напора) соответствует потеря напора, затрачиваемого на преодоление данного сопротивления.
В форме (7.2) выражаются как потери по длине:
,
так и местные потери напора (формула Вейсбаха):
,
где дл – коэффициент сопротивления по длине;
м – коэффициент местного сопротивления.
Большинство коэффициентов сопротивления, приводимых в справочниках, найдены экспериментально.
При равномерном движении:
,
Тогда:
– формула
Дарси – Вейсбаха,
где – коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси);
l – длина трубопровода;
d – диаметр трубопровода.