Основные сведения.Эпюры скоростей.

Турбулентное течение

Число Рейнольдса.

Основные сведения.Эпюры скоростей.

Характеристики турбулентного течения.Эпюры скоростей. К-тКариолиса.

Три области для зависимости коэффициентов сопротивления

Движению в круглой трубе. Относительная шероховатость.

Опыты Никурадзе

Реальные шероховатые трубы. Опыты Муринаи теплотехнического института.

Турбулентное течение в некруглых трубах

Число Рейнольдса.

Число Рейнольдса безразмерный критерий, характеризующий режимы движения жидкости. Критическая величина равнаяRe = 2000-2300- переход от ламинарного к турбулентному режиму движения.

Режим движения зависит от формы русла: труба или открытый поток, геометрии русла: круглая или квадратная труба, размеров шероховатостей, вязкости и скорости жидкости.

Исследования сопротивлений движению жидкости в круглых трубах и факторов, которые на него влияют, были проведены Никуразде и Муриным. Они определили зависимостькоэффициентовсопротивленияот числа Reи шероховатости внутренней поверхности труб (русла), связанные с трением вязкой жидкости.

Основные сведения о турбулентном режиме течения жидкости.

Эпюры скоростей.

Для турбулентного режима течения характерны пульсации скоростей и давлений,перемешивание жидкости.

В фиксированной точке потока величина скорости может быть измеренас помощью трубки полного напора или "трубки Пито" (рис.11.1).Трубка, повернутая под углом 90°, устанавливается отверстием навстречу потоку, рядом с ней устанавливается пьезометр. Скорость V частиц жидкости, попадающих в отверстие трубки, тормозится и уменьшается до нуля, а давление увеличивается на величину скоростного напора. Столб жидкости в трубке Пито поднимается над уровнем в пьезометре на высоту равную скоростному напору.

Измерив, разность высот жидкости в трубке Пито и пьезометре, можно определить мгновенную скорость жидкости в данной точке.

Рис.11.1 Использование трубки Пито для измерения скоростей потока

Запишем уравнение Бернулли для струйки, которая попадаетв трубку. Для сечений 0-0 имеем Р₀ и V₀, и 1-1 P₁,V₁ =0:

Во время второй лабораторной работы при изменении перепадов давленийфиксировались значительные колебания давления, зафиксированные пьезометрами. Такие же колебания показывают измерения скорости с помощью трубки Пито (рис.11.2). Величины местных мгновенных скоростей v колеблются около среднего значенияv_ср. Скорости частиц жидкости имеют пульсационную составляющую v’. Траектории частиц, проходящих через данную неподвижную точку пространства в разные моменты временив опыте Рейнольдса с прозрачной трубой, представляют собой кривые линии, зафиксировать направление векторов скорости очень сложно.

Рис.11.2. Изменение местных скоростей в турбулентном потоке.

При турбулентном потоке.

Основной расчетной формулой для потерь напора при течении в круглых трубах является эмпирическая формулаВейсбаха— Дарси

‚

где λ - коэффициент сопротивления или коэффициент Дарси, ζтр – коэффициент потерь в трубе.

Рис.11.6. Зависимость λл и λт от числа Re.

 

На рис.11.6. показана зависимость коэффициентов λл и λтотпри одинаковых числах Рейнольдса. При постепенном увеличении скорости можно добиться ламинарного режима при числах Рейнольдса больших 2300.Можно сравнить изменение λ при турбулентном и ламинарном режимах при одинаковых числах Re, график λт показан после Re =2300 штриховой линией.С увеличением Re коэффициенты уменьшаются, однако для λт уменьшение менее значительно, чем для λл. Это объясняется тем, что коэффициенты по-разному зависят от вязкости. Например, ранее определена формула для λл= 64/Re и в нейλл зависит от вязкости в первой степени, в формуле для λт = 1/(1,8*lgRe-1,5)²λзависит от вязкости в 1/4 степени.

Турбулентное течение

Число Рейнольдса.

Основные сведения.Эпюры скоростей.