ГИДРОДИНАМИКА. ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Вопрос№40

Труба называется гидравлически гладкой, если средняя высота выступов шероховатости D меньше толщины ламинарной пленки d_Л. И шероховатость не влияет на движение жидкости в трубе.

Если же абсолютная шероховатость D больше толщины ламинарной пленки d_Л, то труба называется гидравлически шероховатой. И в этом случае шероховатость существенным образом влияет на движение жидкости (величина потерь, режим течения)

Абсолютная шероховатость D - это есть средняя высота выступов неровностей поверхности трубы. Величина, обратная шероховатости называется гладкостью.

Впервые наиболее исчерпывающей работы по определению были даны И.И. Никурадзе, который на основе опытных данных построил график зависимости lg(1000l) от lgRe для ряда значений D. Опыты Никурадзе были проведены на трубах с искусственно заданной шероховатостью, полученной путем приклейки песчинок определенного размера на внутренние стенки трубопровода. Результаты этих исследований представлены на рисунке.

Зона 1 соответствует ламинарному режиму движения жидкости. Re<2320 или lgRe<3,6
Здесь все опытные точки, независимо от шероховатости стенок, ложатся на прямую I, описываемую уравнением Пуазейля

Зона 2 так называемая переходная зона. Ламинарный режим переходит в турбулентный 2320<Re>3000. Коэффициент трения тут быстро возрастает с увеличением числа Рейнольдса, оставаясь одинаковым для различных шероховатостей.

Зона 3 зона гидравлически гладких труб для турбулентного режима. Зона соответствует для труб с высокими значениями относительной гладкости. Опытные точки для чисел Рейнольдса располагаются вдоль наклонной прямой II. Прямая известна как прямая Блазиуса для «гладких труб»

Зона 4 зона шероховатых труб или так называемая доквадратичная зона при турбулентном режиме. В этой зоне отклонение экспериментальных точек от прямой II зависит от величины шероховатости. Отклонение происходит тем раньше, чем меньше относительная гладкость.

Зона 5 зона вполне шероховатых труб. Гидравлические потери в этой области пропорциональны квадрату скорости. Ламинарная пленка даже при небольших значениях Re не перекрывает выступов шероховатости. В данном случае, коэффициент трения не подчиняется закону для гладких труб.

До тех пор, пока выступы шероховатости полностью погружены в ламинарный пограничный слой, для величины гидравлических сопротивлений нет разницы между гладкими и шероховатыми поверхностями стенок, коэффициент трения зависит только от числа Рейнольдса.

В случае когда выступы шероховатости выходят за пределы пограничного слоя, ламинарное течение нарушается, и выступы оказываются в зоне турбулентного ядра течения жидкости.

С увеличением числа Рейнольдса толщина пограничного слоя уменьшается, и наоборот, значит можно заключить, что основным критерием шероховатости той или иной стенки трубы будет являться режим течения жидкости.

Напишите формулу Шези. Какова размерность коэффициента Шези?

(1)

Формула (1) называется формулой Шези. Она имеет большое значение на практике.

Формула Шези - выражает зависимость средней скорости потока от основных влияющих факторов для равномерного движения воды в потоке.

Коэффициент С (общепринятое обозначение), входящий в формулу (1), называется коэффициентом Шези.

- средняя скорость в данном живом сечении;

- гидравлический радиус;

- пьезометрический уклон

В практике обычно величину С принято определять по специальным формулам, вообще же говоря, значение С для случая круглых и прямоугольных труб можно находить по формуле:

Надо учитывать, что формула Шези, строго говоря, может использоваться только для квадратичной области сопротивления в случае установившегося равномерного движения жидкости, в руслах так называемого «правильного» поперечного сечения.

Формула (2) связывает коэффициент гидравлического трения l и коэффициент Шези С. Как видно, зная l, легко найти С. Поскольку l является безразмерным коэффициентом, то коэффициент Шези, как видно из формулы (2), имеет размерность. Размерность С равна корню квадратному из размерности ускорения.

1. Е.А Крестин «Задачник по гидравлике с примерами расчетов» 2006

2. Е.А Крестин «Гидравлика» учебное пособие, 2006

3. Р.Р. Чугаев «Техническая механика жидкостей», 1982

4. А.Ш.Барекян «Основы гидравлики и гидропневмоприводов», 2006

5. Интернет ресурс http://gidravl.narod.ru

[1] «Задачник по гидравлике с примерами расчетов» Крестин Е.А. стр. 306 Таблица П-3

[2] «Задачник по гидравлике с примерами расчетов» Крестин Е.А. стр. 310 Таблица П-11

[3] «Задачник по гидравлике с примерами расчетов» Крестин Е.А. стр. 309 Таблица П-11

[4] «Задачник по гидравлике с примерами расчетов» Крестин Е.А. стр. 306 Таблица П-3

Поиск по сайту: