Основные свойства реальных жидкостей
Два подхода к описанию движения сплошной среды
Уравнение неразрывности
Гидростатика
Потенциальное движение
Закон Паскаля
Сила давления жидкости на плоскую стенку
Анализ уравнения Бернулли
Измерение скорости
Два режима течения жидкости
Определение потерь напора на трение по длине
Гидравлический расчет напорных трубопроводов
Из формулы ... видно, что увеличение давления пропор-
Источник и сток
Тензор плотности потока импульса для вязких течений
Навигация
Два режима течения жидкости
Лекции по физике
118786
знаков
4
таблицы
0
изображений
2.2. Два режима течения жидкости
Величина коэффициента трения зависит от режима течения жидкости.
Опытами было установлено, что при течении жидкости возможны два режима: ламинарный и турбулентный.
При ламинарном режиме жидкость течёт слоями, не перемешиваясь.
При турбулентном частицы жидкости интенсивно перемешиваются.
Ламинарное и турбулентное течение жидкости можно наблюдать в стеклянной трубе В.
Питание трубы производится из бака, а скорость течения регулируется краном С. Для наблюдения за характером движения жидкости по толстой трубе ... в трубу В подводится подкрашенная жидкость такой же плотности, как и движущаяся жидкость (например, чернило).
При малых скоростях в трубе В струйка продолжает двигаться, не перемешиваясь с остальной жидкостью, что указывает на ламинарный режим течения.
При больших скоростях в трубе струйка очень сильно перемешивается со всей жидкостью, что указывает на турбулентный режим.
2.3. Критерии режима течения жидкости
В 1883 году английским учёным Осборном Рейнольдсом (1842-1912 гг.) было установлено, что критерием режима течения жидкости является безразмерная величина, представляющая собой отношение произведения средней скорости потока и линейного размера, характерного для живого сечения, к кинематической вязкости жидкости ...
...
Критерий режим течения жидкости называется числом Рейнольдса.
При ... течении жидкости в круглых трубах за характерный размер ... объёма принимается внутренний диаметр трубы ..., тогда
...
Пример.
Установить, какой режим будет в трубе диаметра ...=20 см, если средняя скорость ... , а кинематическая вязкость ...
...
Опытные данные Рейнольдса показывают наличие трёх областей:
АК - ламинарной,
ВК - переходной или
ВС - турбулентной.
Точки К и В называются критическими точками, точками, в которых происходит смена режима течения.
Ниже точки К режим всегда ламинарный, выше точки В - турбулентный.
В зависимости от изменения скорости от малых значений к большим и от больших к малым ламинарный режим удерживается до точки В при увеличении скорости, или при уменьшении до точки К.
Значение числа Рейнольдса, соответствующее нижней критической точке К, называется нижним критическим числом Рейнольдса, число ... соответствует верхней критической точке - верхним критическим числом Рейнольдса.
Нижнее число Рейнольдса ...= 956.
Переход к турбулентному режиму зависит (помимо скорости течения, вязкости и характерного размера) от ряда факторов - источников питания трубопровода, шероховатости труб, местных сопротивлений и т.д.). Верхнее число Рейнольдса обычно принимают равным ...= 5000.
На практике ламинарный режим встречается
1) при движении очень вязких жидкостей
2) при движении жидкости в ... трубах
3) при движении воды в грунтах.
Турбулентный режим наблюдается значительно чаще: при движении в каналах, трубах и т.д.
Профиль скорости при ламинарном и турбулентном режиме течения
При ламинарном режиме движения жидкости движение жидкости как бы разделяется на бесконечно большое число тонких ... ...
относительно оси трубопровода слоёв.
Распределение скоростей по сечению имеет вид параболы. Скорость у стены равна нулю. При удалении от стенки скорости возрастают и достигают максимума на оси трубы.
Определим закон распределения скорости. Выделим объём жидкости в виде цилиндра радиуса ... и длиной ... и составим уравнение равновесия
...
Движение установившееся, скорости на одном радиусе одинаковы.
...
С учётом гидравлического закона
...
имеем
...
Проинтегрируем по сечению трубы, учитывая, что при ... ... =0, получим закон распределения скоростей в сечении
...
Минимум скорости при ...=0
...
Определим расход жидкости через трубу
...
Средняя скорость
...
Соотношение между ... и средней скоростью
...
Турбулентный режим движения жидкости характеризуется ... движением частиц. При этом режиме частицы жидкости движутся по произвольным траекториям и с различной скоростью. Скорость изменяется по величине и направлению около среднего значения.
Такое изменение скорости называется пульсацией скорости. Среднюю по времени скорость называют осреднённой скоростью. Связь между осреднённой и мгновенной скоростью может быть выражена зависимостью
...
где Т - период наблюдения.
Распределение скоростей течения в этом случае выглядит иначе, чем при ламинарном режиме.
В ламинарной пленке и переходном слое скорости течения изменяются так же, как при ламинарном режиме течения.
В переходной зоне зарождаются вихри, обусловленные увеличением скорости движения, влиянием выступов шероховатости.
Если выступы шероховатости ламинарной пленки, стенка будет гидравлически гладкой. При величине выступов выше толщины
ламинарной пленки, неровности стенок будут увеличивать ...
движения и стенка будет гидравлически шероховатой.
Возникающие в пограничном слое вихри проникают в центральную часть потока и образуют ядро турбулентного течения. В ядре потока происходит интенсивное и непрерывное перемешивание частиц жидкости.
Для описания профиля скорости в ядре течения турбулентного состояния используется логарифмический закон распределения скоростей
...
Похожие работы
... свойства. А.у.т. - тело, для которого силы однозначно определяют деформации и наоборот. Правильность выбранной абстракции подтверждается совпадением, определенной точностью результатов теории и опыта. Физика - наука, устанавливающая закономерные связи посредством наблюдений явлений в природе и посредством лабораторных опытов. Согласие результатов научного анализа с результатами опыта - критерий ...
... так, как большинство материалов относится к устному творчеству, откуда и были получены, также есть выдержки из книг: «Физики шутят», «Физики продолжают шутить», «Сборник задач по физике» Г. Остера. Шутки, которые шутят физики. Один математик спросил коллегу, известного своими религиозными убеждениями: - Вы, что же, верите в единого ...
... фара́да). 1 фарад равен электрической ёмкости конденсатора, при которой заряд 1 кулон создаёт между обкладками конденсатора напряжение 1 вольт. Ф = Кл/В = A·c/B Единица названа в честь английского физика Майкла Фарадея Фарад — очень большая ёмкость. Емкостью 1Ф обладал бы уединенный шар, радиус которого был бы равен 13 радиусам Солнца. Для сравнения, ёмкость Земли (шара размером с ...
... гальванометра отклонялась (то же происходило и при поднятии электромагнита из катушки). Эта схема напоминает рисунок из лабораторного журнала Фарадея. Удивительно, как схожи оказались эксперименты двух великих физиков, работавших независимо друг от друга на разных континентах! В своей статье, написанной уже после знакомства с опытом Фарадея, Генри, отдавая должное английскому физику, подчеркнул, ...
0 комментариев