Турбулентное течение

Турбулентным называется течение, сопровождающееся интенсивным перемешиванием жидкости, с пульсациями скорости и давления. Движение отдельных частиц подобно хаотиче­скому (броуновскому) движению газов. Они совершают наряду с продольными перемещения­ми поперечные и вращательные движения.

Характер линий тока отличается большим разно­образием.

Эпюра скоростей при турбулентном течении имеет логарифмический закон распределения.

Скорость у стенки трубы равна нулю из-за прилипания, затем резко возрастает и в ядре потока изменяется незначительно, v_cр ≈ v_max

Длину начального участка можно определить по формуле:

l_нач = 2,45/ ,

где λ - коэффициент гидравлического трения.

Если рассмотреть поперечное сечение потока, то мы видим, что вблизи стенки трубы имеет­ся ламинарный подслой, толщина которого об­ратно пропорциональна числу Re: d_л.п. ~ .

Затем имеет место переходная область, а в центральной части потока - развитое турбулент­ное течение.

Распределение скоростей пo сечению потока при турбулентном течении более равномер­но, чем при ламинарном, вследствие перемешивания слоев жидкости. В связи с этим при определении скоростного напора av²/2g коэффи­циент кинетической энергии a значительно меньше, чем при ламинарном течении: α = f(Re)­.

При Re = Re_кр a = 1,13 и уменьшается с увеличением Re.

Обычно при грубых расчетах для ламинарного течения принимают a = 1.

Точнее a можно рассчитать no формуле a = 1 + 2,65λ.

Потери напора при турбулентном течении значительно больше, чем при ламинарном, т.к. они пропорциональны квадрату расхода: h = КQ².

При Re < 2320 также возможно турбулентное течение, если имеют место значительные внешние возмущения. Например, при вибрации.

Турбулентное течение представляет собой неустановившееся движение, но его можно принять установившимся, если осредненные пo времени скорость и давление не изменяются современем.