33. Режимы движения жидкости. В зависимости от рода жидкости, скорости ее движения и характера стенок, ограничивающих поток, различают два основных режима движения: ламинарный и турбулентный. Ламинарным называют упорядоченное движение, когда отдельные слои скользят друг по другу, не перемешиваясь.

Турбулентным называют режим, при котором наблюдается беспорядочное движение, когда частицы жидкости движутся по сложным траекториям и слои жидкости постоянно перемешиваются друг с другом.

34. Определение числа Рейнольдса.

Число Рейнольдса – безразмерный комплекс величин от которых зависит режим движения жидкости.

(4.

Физический смысл числа Рейнольдса – отношение сил инерции к силам вязкого трения.

(4.

(4.

35. Турбулентное движение жидкости.

Для турбулентного режима характерно перемешивание жидкости, пульсация скоростей и давлений. Скорость беспорядочно колеблется около некоторого осреднённого значения, которое в данном случае остаётся постоянным.

Характер линии тока в трубе в данный момент времени отличается большим разнообразием, таким образом, турбулентное движение жидкости является неустановившимся, так как скорость давления и траектория частиц изменяется по времени. Однако его можно рассматривать как установившееся при условии, что осреднённый по времени значения скоростей и давлений, а также полный расход потока остаётся положительным во времени.

Так при турбулентном течении отсутствует слойность потока и происходит перемешивание жидкости. Закон трения Ньютона в этом случае выражает лишь малую часть полного касательного напряжения. Благодаря перемешиванию жидкости и переносу количества движения в поперечном сечении r₀ касательные напряжения на стенки трубопровода значительно выше, чем при ламинарном движении жидкости.

а)                      б)

Рисунок 4.14 - а) Характер линий тока в турбулентном потоке, б)  Профиль скоростей в турбулентном потоке.

1 – турбулентное ядро,

δ_л – ламинарный подслой

δ_п – переходный подслой

35. Гидравлически гладкие и шероховатые поверхности

В соответствии с гипотезой турбу­лентный поток условно можно разделить на две области (рис. 1): «вязкий подслой» (1), находящийся у внутренней стенки трубы, турбулентное ядро в ее центре (2).

Течение жидкости в вязком подслое формируется под влиянием взаимо­действия внешних сил с силой вязкости. Течение в турбулентном ядре по Прандтлю происходит под влиянием взаимодействия внешних сил с силой трения, появляющейся за счет перемешивания.

Толщина вязкого подслоя в зави­симости от скорости движения рассчи­тывается по формуле (3)

Из зависимости (3) видно, что чем больше скорость течения жидко­сти, тем меньше (при прочих равных условиях) толщина вязкого подслоя. При малых скоростях (малых числах Рейнольдса) толщина вязкого под­слоя значительна. Она больше, чем выступы шероховатости В1гутренней стенки трубы (они не влияют на течение в ядре и А.). При больших скоро­стях (больших числах Рейнольдса) толщина вязкого подслоя мала. Высту­пы шероховатости, не закрываемые вязким подслоем, оказывают непо­средственное влияние на течение в ядре, определяя величину коэффициен­та X. Поэтому в зависимости от соотношения между высотой выступов и толщиной вязкого подслоя 6, трубы делятся на гидравлически гладкие (Д<5„) и гидравлически шероховатые (Д>5„). Учитывая соотношение (3), можно утверждать, что одна и та же труба может быть и гидравличе­ски гладкой, и гидравлически шероховатой. Значит,и потери напора будут различными для гидравлически гладких шероховатых труб.