Общие сведения о гидравлических сопротивлениях
Гидравлические сопротивления движению жид-тей в трубе, канале или русле делятся на сопротивления по длине потока и местные сопротивления. Потери энергии по длине обусловлены силами трения, возникающими при трении между жид-тью и тв. стенками, а также между частицами от взаимного прикосновения. Местные сопротивления возникают при резких нарушениях движения жид-ти в результате изменения формы трубы или русла, в котором движется поток. Полная потеря напора на сопротивления при движении жидкости , где -напор, затрачиваемый на преодоление сопротивлений по длине;- на преодоление местных сопротивлений.
Опыты Рейнольдса. Понятия о режимах течения.
К баку А присоединена стеклянная трубка В, снабженная краном С, с помощью которого можно регулировать расход и скорость течения жидкости в трубке В. Над баком установлен сосуд D, в который заливается подкрашенная жид-ть, краном К можно регулировать приток этой жид-ти через тоонкую трубку Е в устье трубки В. Уровень жид-ти в баке поддерживается постоянным при помощи сливной трубки Н;установившееся движение. Меняя открытие крана С, можно увеличивать или уменьшать расход и скорость течения в трубе В. При малом открытии крана С, когда скорость в трубе В мала, вытекающая из сопла подкрашенная жид-ть образует внутри основной устойчивую четко очерченную окрашенную нить, что указывает на существование струйного движения жид-ти. В прямой трубе постоянного сечения струйки направлены параллельно оси трубы, поперечные перемещения частиц жид-ти отсутствуют и поэтому не происходит перемешивания окрашенной и неокрашенной жид-ти. Такое течение называют ламинарным. По мере возрастания скорости течения в трубке В окрашенная струйка начинает колебаться и принимает волнообразные очертания. Затем на отдельных участках начинают появляться разрывы, струйка теряет отчетливую форму и при дальнейшем возрастании скорости размыва размывается в потоке основной жид-ти, равномерно окрашивая ее. Такое течение называется турбулентным (встречается в природе чаще чем ламинарный).
В опытах Рейнольдса было установлено, что перехода ламинарного движения в турбулентное можно добиться путем изменения значений диаметра трубы или заменой одной жид-ти другой, обладающей др. значениями плотности или вязкости. Условия перехода зависят от 4 параметров: скорости, плотности, диаметра трубы d и динамической вязкости жид-ти . Скорость перехода к турбулентному течению может быть различной в различных условиях.
Физический смысл числа Рейнольдса.
Количественный критерий, позволяющий предсказать характер (лам. или турб.) течения.. С учетом зависимости между кинематическим и динамическим коэф. вязкости . Число является мерой отношения кин.энергии жид-ти к работе сил вязкого трения и от него зависят все безразмерные коэф., входящие в расчетные зависимости. Переход от лам. режима к турб. Совершается при числах Re>2300. При значениях Reкр. Критическое знач. используется не только при круговом, но и любом др. сечении потока; подсчет значения числа производят заменяя диаметр на гидравлический радиус, т.е.d=4R