Ламинарное движение жидкости

 

Распределение скоростей по сечению круглой трубы. Потери напора на трение по длине трибы (формула Пуазейля). Начальный участок потока. Ламинарное движение в плоских и кольцевых зазорах. Особые случаи ламинарного течения (переменная вязкость, облитерация).

Методические указания

В ламинарном потоке частицы жидкости движутся слоями с раз­личными скоростями параллельно оси трубы без перемешивания. В таком потоке касательные напряжения подчиняются закону Ньютона. Используя общий-закон распределения касательных напряжений и закон Ньютона, можно получить дифференциальное уравнение, из которого строго математически выводятся основные закономерности ламинарного движения: распределение скоростей по живому сечению трубопровода, величины максимальной и средней скоростей; коэффициент Кориолиса α; закон сопротивления трения (формула Пуазейля); коэффициент гидравлического трения λ, в формуле Дарси.

Теоретические результаты хорошо подтверждаются опытом для потоков, в которых отсутствует теплообмен с окружающей средой.

Из формулы Пуазейля следует, что потери напора на трение по длине трубопровода пропорциональны средней скорости потока и коэффициенту кинематической вязкости жидкости.

Литература: [1, с. 75—94]; [2, с. 88—107]; [3, с. 65—74]; [4, с. 94—98]; [5, с. 187—225]; [6, с. 111—121]; [8, с. 35—37].

 

Вопросы для самопроверки

1. Укажите закон распределения касательных напряжений в цилиндрическом трубопроводе. Для каких режимов этот закон действителен?

2. Изобразите эпюру скоростей в цилиндрическом трубопроводе при ламинарном движении жидкости. Каково соотношение между средней и максимальной скоростями?

3. От каких параметров потока зависят потери на трение по длине при ламинарном движении жидкости?

4. Каковы особенности движения жидкости в начальном участке ламинарного течения? Как определить длину этого участка и потери напора в нем?

5. Каковы особенности движения жидкости в плоских и цилинд­рических зазорах?

 

Турбулентное движение жидкости

Особенности турбулентного движения жидкости. Пульсация. скоростей и давлений. Распределение осредненных скоростей по сечению. Касательные напряжения в турбулентном потоке. Потери напора в трубах. Формула Дарси и коэффициент потерь на трение по длине (коэффициент Дарси). Шероховатость стенок абсолютная и относительная. Графики Никурадзе и Мурина. Гидравлически гладкие и шероховатые трубы. Формцлы для определения. коэффициента Дарси и область их применении. Турбулентное движение в некруглых трубах.