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

Потери на трение в пограничном слое




 

Слой газа, прилегающий к поверхности стенки, в котором скорость возрастает от нуля (на стенке) до ее значения в ядре потока называется пограничным.

За толщину пограничного слоя принимается

δ0,99= y, при котором W/Wядра=99 %.

Профиль скорости в пограничном слое W/Wядра (рис. 7.10) зависит от величины скорости невозмущенного потока W, расстояния x, градиента давления dP/dx, степени турбулентности

W/Wядра=f( ).

Изменением давления по нормали к направлению потока в пределах пограничного слоя обычно пренебрегают при y<δ.

а) б)

Рис. 7.10. Пограничный слой на поверхности обтекаемой стенки а) и в трубе б)

 

Потери энергии на трение в пограничном слое определяются касательными напряжениями трения, которые в текучих средах зависят от скорости деформации элементарных объемов, содержащих среду. Пропорциональность касательных напряжений и скоростей деформации устанавливается на основании закона Ньютона:

- для ламинарного течения

,

где τw [Па] – касательные напряжения трения на стенке; μ [Па·с] – коэффициент динамической вязкости;

- для турбулентного потока

,

где l – длина пути перемешивания.

При турбулентном движении наблюдается беспорядочное перемешивание частиц, поэтому τwт > τwл и δтл.

Профиль скорости в пограничном слое W=f(y) как правило, неизвестен, поэтому при приближенных расчетах для определения потерь в турбокомпрессорах часто используют соотношения, принятые в гидравлике

, (7.19)

где λ1 – коэффициент трения, зависящий от числа Re и относительной шероховатости стенок; Wср – среднерасходная скорость .

Рассмотрим течение в прямолинейном канале (рис. 7.11) между сечениями 1-1 и 2-2. Выделим элемент массой .

  Рис. 7.11. К определению силы трения

 

Элементарная сила трения, действующая на выделенную массу

,

где П – «смоченный» периметр.

Сила трения, отнесенная к 1 кг газа

,

,

,

где rг = f/П – гидравлический радиус (для круглого сечения rг = r/2; для прямоугольного .

Работа трения при движении газа от сечения 1-1 к сечению 2-2:

,

или

, (7.20)

где – гидравлический диаметр; – коэффициент сопротивления.

Используя гидравлические формулы для определения трения газа о стенки в элементах турбокомпрессоров, можно применять опытные данные по коэффициентам сопротивления λ для круглых труб, особенно в области автомодельности (рис. 7.12).

 

Рис. 7.12. Зависимость коэффициента сопротивления от числа Rе
для шероховатых труб по данным Никурадзе

 

 







Дата добавления: 2015-10-01; просмотров: 281. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.006 сек.) русская версия | украинская версия