Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Экспериментальным путём установлено, что существует два принципиально различных режима движения жидкости: ламинарный и турбулентный.




ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Ламинарным называется упорядоченное слоистое движение жидкости без поперечного перемешивания и пульсаций скорости и давления. Ламинарный режим может установиться при движении очень вязких жидкостей: глицерина, минеральных масел, нефти, мазута. Он наблюдается в тонких капиллярных трубках: при фильтрации воды в порах грунта и движении крови в кровеносных сосудах.

Турбулентным называется хаотичное, крайне нерегулярное движение жидкости. Оно сопровождается активным поперечным перемешиванием, пульсациями скорости и давления. Примерами турбулентного режима движения является течение воды в реках и каналах, системах отопления и водоснабжения, центробежных насосах и турбинах. Турбулентный режим наблюдается в трубах, по которым движутся бензин, керосин, спирты, кислоты и другие маловязкие жидкости.

Первые систематические опыты по определению режимов движения жидкости осуществил английский физик Осборн Рейнольдс.

Количественная оценка режима движения жидкости производится с помощью числа Рейнольдса. Число, или критерий Рейнольдса, для круглоцилиндрических труб определяется по формуле:

Re = Vd/ ,

где Re – критерий Рейнольдса,

V – средняя по сечению скорость,

d – диаметр трубы,

v – коэффициент кинематической вязкости.

Число Рейнольдса характеризует соотношение сил инерции и вязкости
в потоке. Число Рейнольдса, соответствующее переходу от турбулентного режима к ламинарному, называется нижним критическим числом Рейнольдса и обозначается Reкр.н.. В круглых трубах Reкр.н. = 2000 – 3000. Число Рейнольдса, соответствующее переходу от ламинарного движения к турбулентному, называется верхним критическим числом Рейнольдса Reкр.в.. Верхнее критическое число Рейнольдса изменяется в широком диапазоне Reкр.в. Исключая случайные возмущения, в лабораторных условиях удавалось сохранить ламинарный режим при числах Рейнольдса Re > 13800. В диапазоне Reкр.н.< Re < Reкр.в. в зависимости от условий течение жидкости может быть ламинарным или турбулентным. Однако ламинарный режим в этой области крайне неустойчив и легко переходит в турбулентный.

Для практических расчётов круглых напорных труб можно полагать, что при значениях Re < 2300 – режим ламинарный, а при Re > 2300 – режим турбулентный.

Для потоков произвольного поперечного сечения критерий Рейнольдса определяется по формуле:

Re = VR/ ,

где R – гидравлический радиус.

В задачах внешнего обтекания R – характерный линейный размер обтекаемого тела.

Переход от ламинарного к турбулентному движению жидкости приводит к перестройке профиля скорости. При ламинарном режиме в цилиндрической трубе профиль скорости представляет собой параболу. При этом отношение скорости в рассматриваемой точке U максимальной :

 

где , у - расстояние от стенки трубы до точки, в которой изме­рена скорость U. (рис. 3).

При турбулентном режиме течения в цилиндрической трубе про­
филь скорости теоретически описывается универсальной логарифми­ческой зависимостью ( рис.4).

аде А , В - некоторые постоянные; динамическая ско­рбеть, которая связана со средней скоростью движения жидкости в трубе и коэффициентом гидравлического сопротивления трения λ соотношением

Для гидравлических гладких труб λ можно определить во формуле Блазиуса

 

В инженерной практике профиль скорости при турбулентном режиме движения жидкости в трубе приблизительно описывается степенной зависимостью

где n - коэффициент, зависящий от числа Re.

Зная закон распределения скорости в поперечном сечении трубы, можно рассчитать расход жидкости Q..

где - площадь живого сечения потока,

 

 

 

В данной лабораторной работе коэффициенты А , В определяются расчетом на основании экспериментально устанавливаемой зависимости U от y .

Расчеты могут быть проведены методом наименьших квадратов или с использованием MS Excel. Этот метод обработки опытных данных предназначен для подбора зависимостей, описывающих результаты эксперимента (в нашем случае зависимости U. от y). Параметры зависимостей рассчитываются по особым формулам таким образом, чтобы графики этих зависимостей проходили максимально близко к экспериментальным точкам. Теория вероятностей показывает, что наилучшим будет такой график, для которого сумма квадратов расстояний по вертикали от экспериментальных точек до него минимальная.


Поделиться:

Дата добавления: 2015-04-18; просмотров: 46; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.006 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты