Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Режимы движения жидкости




 

Впервые в 1839 г. существование двух режимов движения жидкости установил немецкий инженер-гидротехник Готтхильф Хаген (1797 – 1884). Независимо от Хагена несколько позже к таким выводам в 1880 г. пришел Д.И. Менделеев. Наиболее полно исследовал режимы течения Осборн Рейнольдс. В жидкость, которая текла в прозрачной трубке, он впускал струйку окрашенной жидкости. При малых скоростях движения струйка окрашенной жидкости не размывалась и не смешивалась с основной жидкостью (рис. 4.5, а). Такое движение было названо слоистым или ламинарным (от лат. lamina – слой).

Ламинарным называется слоистое течение жидкости без перемешивания (перемещения частиц жидкости из одного слоя в другой) и без пульсации скорости и давления. Линии тока при этом параллельны оси движения потока. Ламинарное движение может быть как установившимся, так и неустановившимся.

При дальнейшем увеличении скорости потока в трубе струйка окрашенной жидкости сначала становится волнообразной, а затем исчезает. Частицы этой струйки начинают перемешиваться с потоком воды, при этом не наблюдается определенной закономерности их движения (рис. 4.5, б). В результате перемешивания частиц весь поток воды в трубе становится несколько окрашенным. Такое движение называется турбулентным (от лат. turbulentus – вихревой, беспорядочный).

Турбулентным называется течение, при котором происходит интенсивное перемешивание жидкости, наблюдается пульсация скорости и давления.

Переход от ламинарного течения к турбулентному для каждой трубы происходит при определенной скорости, называемой верхней критической скоростью uкр.в (рис. 4.6). Если затем уменьшать скорость, то переход от турбулентного течения к ламинарному произойдет при меньшей скорости, которая называется нижняя критическая скорость uкр.н. Ламинарное течение в интервале скоростей от uкр.н до uкр.в неустойчиво и при малейшем возмущении переходит в турбулентное. Поэтому под критической скоростью принято считать нижнюю критическую скорость uкр = uкр.н.

Проведя большое количество исследований для различных диаметров труб, Рейнольдс установил, что величина критической скорости uкр прямо пропорциональна кинематической вязкости ν и обратно пропорциональна диаметру трубы d, т.е.

 

. (4.8)

 

Он также установил, что коэффициент пропорциональности k одинаков для всех жидкостей, газов и любых диаметров труб. В честь его работ это безразмерное число k (критерий перехода от одного режима к другому) названо – критическим числом Рейнольдса Reкр:

 

. (4.9)

 

Многочисленные опыты, проведенные также и другими исследователями, показали, что для труб круглого сечения Reкр≈ 2300. Таким образом, число Рейнольдса позволяет определить расчетным путем режим движения жидкости или газа. Для этого необходимо определить число Рейнольдса Re= u d/ν и сравнить его с критическим числом. Когда Re< Reкр имеет место ламинарный режим течения, при Re> Reкр – турбулентный.

Как отмечалось выше, Reкр≈ 2300 соответствует нижней критической скорости uкр.н. Поэтому строго говоря, развитое турбулентное течение устанавливается только при Re > 4000, а в диапазоне Re = 2300… 4000 имеет место переходная область.

Если живое сечение потока является некруглым, то при расчете числа Рейнольдса используется гидравлический диаметр Dг:

 

(4.10)

 

Для потоков с некруглым живым сечением критическое число Рейнольдса находится в пределах Reкр=1800…4000 [4, с.86].

В трубопроводах систем отопления, вентиляции, водоснабжения, газоснабжения и др. движение жидкости (газа), как правило, является турбулентным, поскольку движущаяся среда имеет невысокую вязкость [1, с.154].

 

 

 

 

5динамика жидкости и газа

 







Дата добавления: 2014-10-29; просмотров: 2358. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2021 год . (0.001 сек.) русская версия | украинская версия