Уравнение Бернулли для вязкой жидкости

При течении реальной жидкости силы, жидкости, вязкостью, работу, которая целиком и необратимо превращается в тепловую энергию. То есть происходит процесс преобразования части механической энергии во внутреннюю энергию. Можно провести следующий эксперимент: смонтируем трубопровод переменного диаметра, в двух сечениях установим парные вертикальные трубки, нижний конец одной из трубок будет отогнут навстречу течению и совмещен с осью трубки, нижний конец другой трубки просто погружен в поток и опущен к оси трубки. - Высота расположения оси трубки в сечении 1, отсчитываемая от произвольной

- Скорость осевой струйки в сечении 1

- Давление в центре пересечения 1

- Высота оси трубки, скорость на оси трубки, давление на оси трубки в сечении 2 Таким образом, уровень жидкости в каждой из скоростных трубок, отсчитываемый от произвольного отсчета, будет находиться на высоте:

.

11) Неустановившееся движение - такое, при котором в каждой данной точке пространства скорость движения и гидродинамическое давление с течением времени изменяются.

u= f1{x,y,z,t);p= f2(x,y,z,t).

Установившееся движение - такое, при котором в каждой точке скорость и гидродинамическое давление с течением времени не изменяются, но в разных точках они могут быть различными

u = φ1(x,y,z); p = φ2(x,y,z).

Равномерное движение характеризуется тем, что скорости, форма и площадь сечения потока не изменяются по длине.

Неравномерное движение отличается изменяемостью скоростей, глубин, площадей сечений потока по его длине.

Напорное движение происходит в тех случаях, когда поток ограничен твердыми поверхностями со всех сторон, при этом в любой точке потока гидродинамическое давление отличается от атмосферного и может быть больше или меньше атмосферного

Безнапорное движение отличается тем, что поток имеет свободную поверхность, находящуюся под атмосферным давлением. Безнапорное движение происходит под действием сил тяжести.

12) ламинарным называется слоистое течение без перемешивания частиц жидкости и без пульсаций скоростей и давления. При таком течении все линии тока определяются формой русла, по которому течет жидкость. При ламинарном течении жидкости в прямой трубе постоянного сечения все линии тока направлены параллельно оси трубы, т. е. прямолинейно; отсутствуют поперечные перемещения жидкости.

Турбулентным называется течение, сопровождающееся интенсивным перемешиванием жидкости и пульсациями скоростей и давлений. При турбулентном течении векторы скоростей имеют не только осевые, но и нормальные составляющие, поэтому наряду с основным продольным перемещением жидкости вдоль русла происходят поперечные перемещения (перемешивание) и вращательное движение отдельных объемов жидкости.

13)

Рис. Эпюра распределения U,Ʈ в круглой трубе

Ʋ=0.5*Umax

U/Umax=1-r^2/(r_0^2)

U=Umax(1-r^2/(r_0^2))

Ʈmax=pgR*Y=pg* r_0/2*Y

R- гидравлический радиус r_0/2

Y- гидравлический уклон

14) Гидравлические потери или гидравлическое сопротивление — безвозвратные потери удельной энергии (переход её в теплоту) на участках гидравлических систем (систем гидропривода, трубопроводах, другом гидрооборудовании), обусловленные наличием вязкого трения[1][2]. Хотя потеря полной энергии — существенно положительная величина, разность полных энергий на концах участка течения может быть и отрицательной (например, при эжекционном эффекте).

Гидравлические потери принято разделять на два вида:

• потери на трение по длине — возникают при равномерном течении, в чистом виде — в прямых трубах постоянного сечения, они пропорциональны длине трубы;

• местные гидравлические потери — обусловлены т. н. местными гидравлическими сопротивлениями — изменениями формы и размера канала, деформирующими поток. Примером местных потерь могут служить: внезапное расширение трубы, внезапное сужение трубы, поворот, клапан и т. п. Гидравлические потери выражают либо в потерях напора в линейных единицах столба среды, либо в единицах давления: , где — плотностьсреды, g — ускорение свободного падения.

16) Так как при турбулентном движении отсутствует слоистость потока и происходит перемешивание жидкости, закон трения Ньютона в этом случае выражает лишь малую часть полного касательного напряжения. Благодаря перемешиванию жидкости и непрерывному переносу количества движения в поперечном потоку направлении, касательное напряжение на стенке трубы в турбулентном потоке значительно больше, чем в ламинарном. В связи с этим, в турбулентном потоке потери давления на трение по длине значительно больше, чем при ламинарном течении при тех же размерах трубы, расходе и вязкости жидкости. Многочисленные опыты показывают, что если при ламинарном течении потеря давления на трение возрастает пропорционально скорости (расходу) в первой степени, то при переходе к турбулентному течению наблюдается некоторый скачок сопротивления в сторону его увеличения и затем более крутое нарастание потери давления по кривой, близкой к параболе второй степени. Как уже отмечалось ранее, потери давления на трение по длине круглой трубы при любом режиме (в том числе и турбулентном) движения жидкости определяют по формуле Дарси-Вейсбаха. Для турбулентного течения в гидравлически гладких трубах коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси) зависит только от числа Рейнольдса и при определяется по формуле Блазиуса Если в ламинарном потоке потери давления на трение прямо пропорциональны вязкости, то в турбулентном потоке они пропорциональны вязкости в степени 1/4.

Поиск по сайту: