ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сложение потерь напора. Классификация систем из "Гидравлика и насосы" Движение каждого слоя ламинарного потока можно представить как поступательное движение (качение) непрерывно следующих дру за другом вихревых трубок (колец), наружные поверхности которых представляют собой вихревые поверхности, а сами кольца являются вихревыми шнурами весьма малого поперечного сечения, замкнутыми в случае напорного движения и разомкнутыми на поверхности в случае движения со свободной поверхностью. [c.63] Начальный участок при ламинарном режиме. Указанное выше распределение скоростей и касательных напряжений в потоке будет иметь место иа участках труб с вполне развившимся ламинарным движением жидкости, которое устанавливается на некотором расстоянии от входа в трубопровод. Часть входного участка трубопровода (рис. 4-7), на котором постепенно устанавливается ламинарный режим движения с распределением скоростей по параболическому закону, называется нача,)1ьиым или разгонным участком. [c.63] Распределение скоростей течения при турбулентном режиме. Пульсация скорости. Частицы жидкости при турбулентном режиме движутся по разнообразным, весьма сложным, извилистым траекториям в самых различных цаправлениях, сталкиваясь друг с другом и с поверхностями, ограничивающими поток. При этом в жидкости появляются крутящиеся, изменяющиеся, то затухающие, то вновь возникающие в различных местах потока водовороты. [c.63] Для удобства рассмотрения явления мы можем мгновенную скорость и в любой точке А турбулентного потока (рис. 4-8) разложить на три составляющие продольную оси потока составляющую и две поперечные, горизонтальную и вертикальную, составляющие и и ы,. Каждая из этих составляющих будет изменяться во времени, но для установившегося турбулентного движения за достаточно продолжительный период времени, несмотря на кажущуюся беспорядочность изменения скоростей, осредненные во времени значения составляющих скорости и — и будут постоянными. Таким образом, путем введения понятия осредненных скоростей (см. гл. 3) была дана возможность рассматривать турбулентное движение, как движение установившееся. [c.63] Отклонения действительных мгновенных скоростей в данной точке потока от величины осредненной скорости течения называются пульсацией скорости. [c.63] Механизм турбулентного движения. Непрерывное перемешивание жидкостей при турбулентном движении вызывает увеличение потерь энергии по сравнению с ламинарным движением, при котором энергия расходуется только на преодоление сил внутреннего трения между слоями жидкости, движущимися с различными скоростями. [c.64] По современным представлениям увеличение потерь энергии при турбулентном движении происходит в результате появления в жидкости дополнительных касательных напряжений, возникающих в процессе перемешивания, и связанных с этим перемешиванием соударениями и обменом количества движения между частицами жидкости. [c.64] Первый член выражения (4-22) л. определяет величину составляющей касательного напряжения от вязкостного трения. [c.64] Зависимость (4-22) для суммарных касательных напряжений в турбулентном потоке полностью согласуется с изложенным. [c.65] Поэтому при вполне раззивавшейся турбулентности с достаточной точностью можно считать, что касательные напряжения будут пропорциональны плотности жидкости и второй степени скорости потока. [c.65] При средних значениях Яе вязкостное напряжение будет соизмеримо с турбулентным касательным напряжением. В этом случае суммарное касательное напряжение, опредэляющее потери по длине, будет определяться величиной обоих членов зависимости (4-22) и будет пропорционально скорости в степени меньше второй. [c.65] Основное уравнение равномерного движения. Основное уравнение равномерного движения жидкости в трубах и открытых руслах устанавливает зависимость между силами сопротивления и потерями напора по длине потока. Для вывода этого уравнения рассмотрим в трубе или открытом канале (рис. 4-11) произвольный отсек прямолинейного потока. В таком потоке все потери напора затрачиваются на преодэление гидравлического сопротивления по длине. [c.65] Пусть (В —площадь живого сечения V—-средняя скорость течения жидкости у — объемный вес X смоченный периметр Я — гидравлический радиус т —сила трения на единицу поверхности стенок, ограничивающих поток — потери напора на трение на участке I. [c.66] Работа сил трения за единицу времени по закону сохранения энергии должна быть равна энергии, потерянной потоком на рассматриваемом участке за это же время. [c.66] Это выражение и есть основное уравнение равномерного движения жидкости как напорного, так и со свободной поверхностью Гпри любых формах поперечного сечения потока. [c.66] Характеристика опытных данных. Опытное определение величины коэффициента X для случая движения жидкости в круглой трубе производится следующим образом (рис. 4-12). [c.66] Горизонтальный участок опытной трубы длиной I снабжен двумя пьезометрами. Постоянный уровень в напорном резервуаре обусловливает установившееся движение жидкости. Регулируя открытие задвижки на конце трубы, можно менять расход и скорость в трубе от нуля до предельного значения. [c.66] График зависимости ).=/для трубопроводов с искусственной равномерно зернистой шероховатостью (опыты Никурадзе). [c.67] Исследования Никурадзе и А. П. Зегжда были продолжены работами Г. А. Мурина (1948 г.), проведенными во ВТИ, по определению гидравлического сопротивления стальных труб промышленного изготовления, применяемых в теплотехнике, диаметром 40—ПО мм, и работами Ф. А. Шевелева (1940—1946 гг.), проведенными в институте ВОДГЕО с водопроводными стальными и чугунными трубами диаметром 600—1 200 мм. [c.67] Особую ценность представляют опыты с равномерно зернистой искусственной шероховатостью, проведенные Никурадзе (1933 г.) и А. П, Зегжда (1938 г.). [c.67] Вернуться к основной статье