Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Топ:
История развития методов оптимизации: теорема Куна-Таккера, метод Лагранжа, роль выпуклости в оптимизации...
Эволюция кровеносной системы позвоночных животных: Биологическая эволюция – необратимый процесс исторического развития живой природы...
Оценка эффективности инструментов коммуникационной политики: Внешние коммуникации - обмен информацией между организацией и её внешней средой...
Интересное:
Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Дисциплины:
2020-04-01 | 221 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Особенности турбулентного движения жидкости. Пульсация скоростей и давлений. Распределение осредненных скоростей по сечению. Касательные напряжения в турбулентном потоке. Потери напора в трубах. Формула Дарси-Вейсбаха и коэффициент потерь на трение по длине (коэффициент Дарси). Шероховатость стенок абсолютная и относительная. Графики Никурадзе и Мурина. Гидравлически гладкие и шероховатые трубы. Формулы для определения коэффициента Дарси и область их применения. Турбулентное движение в некруглых трубах.
Методические указания
Турбулентный поток характеризуется беспорядочным, хаотичным движением частиц жидкости. Из-за сложности явлений до сих пор не создано достаточно удовлетворительной теории турбулентного движения, которая непосредственно вытекала бы из основных уравнений гидродинамики и хорошо подтверждалась опытом (как для ламинарного движения). Поэтому все выводы и расчетные соотношения получены экспериментально и в результате теоретического исследования упрощенных моделей турбулентного течения.
Прежде всего, следует уяснить механизм турбулентного перемешивания и пульсации скоростей. Далее рассмотрите структуру и физическую природу касательных напряжений, которые определяются как сумма напряжений, вызванных действием сил вязкости и обусловленных турбулентным перемешиванием. Определение последних основано на полуэмпирических теориях Прандтля и Кармана, получивших дальнейшее развитие в трудах советских ученых.
Потери на трение по длине определяются по формуле Дарси, которая может быть получена из соображений размерности.
Центральным вопросом темы является определение коэффициента гидравлического трения в формуле Дарси-Вейсбаха. В общем случае коэффициент является функцией числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости
|
где — абсолютная шероховатость; d —диаметр трубы.
Наиболее полно зависимость (3) раскрывается графиком Никурадзе, который получен экспериментально на трубах с искусственной зернистой равномерной шероховатостью. На графике можно выделить пять зон, каждая из которых характеризуется определенной внутренней структурой потока и в соответствии с этим определенной зависимостью от Re и .
1 Зона изменения Re от 0 до 2320. Ламинарный режим потока. Здесь . По формуле Пуазейля коэффициент Дарси
- для круглых труб (4),
- для квадратных труб
2 Зона изменения Re от 2320 до ~ 4000. Неустойчивая зона перемежающейся турбулентности, когда на отдельных участках возникают области турбулентного режима, которые разрастаются, а затем исчезают и снова появляются. Изменение структуры потока сопровождается колебаниями величины . Зона не рекомендуется для применения в гидравлических системах.
3 Зона чисел Re от ~ 4000 до , где отношение называют относительной гладкостью, а - эквивалентной шероховатостью. Поток характеризуется турбулентным ядром и пристенным (пограничным) ламинарным слоем, который затапливает шероховатости внутренней поверхности трубы, ввиду чего коэффициент не зависит от и зависит только от Re. Здесь трубы работают как «гидравлически гладкие». Можно использовать формулу Блазиуса
(5)
4 Зона, в которой .Пределы зоны определяются соотношением . Переходная зона относится к «гидравлически шероховатым» трубам. Пристенный ламинарный слой равен (или меньше) высоте выступов шероховатости.
5 Зона больших чисел и, следовательно, интенсивной турбулентности. Трубы «гидравлически шероховатые». Коэффициент не зависит от Re и является функцией только .
Как показали более поздние исследования, результаты экспериментов Никурадзе для «гидравлически шероховатых» труб нельзя перенести на трубы с естественной шероховатостью. Оказалось, что в четвертой и пятой зонах общий характер зависимости (3) сохраняется, но вид кривых на графике для различных типов шероховатостей получается различным, т. е. на коэффициент влияет не только величина , но и характер шероховатости стенок труб. Для реальных технических труб с естественной шероховатостью для определения в четвертой зоне может быть рекомендована формула Альтшуля
|
(6),
а для пятой зоны - формула Шифринсона
(7)
Здесь - эквивалентная абсолютная шероховатость, т. е. такая равномерная зернистая шероховатость Никурадзе, которая при расчетах дает такой же коэффициент ,как и естественная шероховатость.
Отметим, что при малых числах формула (6) переходит в формулу (5) для гидравлически гладких труб, а при больших обращается в формулу (7) для вполне «гидравлически шероховатых» труб.
Вместо расчетных формул (5), (6) и (7) для определения можно пользоваться графиком Г. А. Мурина.
Литература: [1, с. 93-98]; [2, с. 95-106]; [3, с. 108-127]; [4, с. 74-82]; [5, с. 98-111];
[6, с. 226-265]; [7, с. 121 -130]; [9, с. 37-38].
Вопросы для самопроверки
1 В чем отличие турбулентного течения от ламинарного? 2 Чем отличается распределение скоростей в цилиндрическом трубопроводе при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости? При каком режиме имеет место большая неравномерность скоростей и почему? 3 Объясните понятие «гладкие» и «шероховатые» поверхности. Может ли одна и та же труба быть «гидравлически гладкой» и «гидравлически шероховатой»? В каком случае? 4 Объясните основные линии и зоны сопротивления на графике Никурадзе. 5 Какова зависимость между потерей напора и средней скоростью течения жидкости в различных зонах и линиях на графике Никурадзе? 6 От каких факторов зависит коэффициент гидравлического трения при турбулентном течении и по каким формулам его можно определить? 7 Каковы особенности расчета потерь на трение по длине для некруглых трубопроводов?
|
|
Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!