рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Турбулентний рух

Турбулентний рух - раздел Философия, ГІДРАВЛІКА І ГІДРО-, ПНЕВМОПРИВОД При Турбулентному Режимі Руху На Відміну Від Ламінарного Характер Потоку Пору...

При турбулентному режимі руху на відміну від ламінарного характер потоку порушується. Всі цівки перемішуються, траєкторії рухомих частинок набувають вельми складної форми.

Чисельні експерименти, проведені І. Нікурадзе, Г.Г. Гуржієнком та ін. показують, що при турбулентному режимі руху вектор швидкості в кожній точці потоку змінюється як за величиною, так і за напрямом, тобто пульсує. Однак, якщо вимірювати якусь складову цього вектора в точці протягом певного часу Т, то її значення практичне постійне (рис. 24). Така швидкість називається осередненою. Вона визначається залежністю

 

, (2-51)

 

де Т – час осереднення.

 

 

Рис. 24. Пульсація складової вектора швидкості у точці потоку при турбулентному русі.

 

Різниця між миттєвим значенням складової швидкості и і її осередненим значенням називається пульсаційною добавкою і позначається и`:

. (2-52)

 

Розподіл швидкостей в трубопроводі при турбу­лентному режимі (рис. 25) можна описати формулою

 

, (2-53)

 

 

Рис. 25. Розподіл швидкостей в трубопроводі при турбулентному режимі руху:

 

1 - ламінарна плівка; 2 - турбулент­не ядро; 3 - стінка трубопроводу.

де ω =Q/S – середня швидкість руху рідини в трубі; – динамічна швидкість, або швидкість до­тичного напруження (це та швидкість, яку мала б рідина біля стінки при відсутності напруження тертя на стінці); у – відстань від стінки труби до точки, в якій визнача­ється швидкість ; R – гідравлічний радіус; I – гідравлічний уклін.

Для формування в трубопроводі при турбулентному режимі руху відповідної йому епюри швидкостей необхід­на довжина початкової ділянки від входу в трубопровід визначається формулою

 

. (2-54)

 

Закони турбулентногоруху рідини досліджувалися вченими Прандтлем, Нікурадзе та ін. Встановлено, що при русі рідини біля твердих тіл на поверхні останніх утворюється тонка плівка рідини. Рух рідини в межах цієї плівки завжди ламінарний, незважаючи на те, що в основному потоці (у ядрі течії) рух має турбулентний характер. Товщина ламінарної плівки дуже мала і залежить від швидкості, в’язкості рідини та розмірів потоку. Товщину ламінарної плівки можна підрахувати за одним із рівнянь

 

, (2.55)

або

. (2.56)

 

При використанні рівняння (2.56) спочатку коефіцієнтом тертя задаються (в межах від 0,05 до 0,02) а потім його значення уточнюють.

Значення коефіцієнта тертя залежить від абсолютної шорсткості стінки, тобто середньої висоти виступів Δ або e і товщини ламінарної плівки δ (див. рис.26 а і б).

 

а б
Рис. 26. Висота виступів на стінках труби і товщина ламінарної плівки: а – гідравлічно гладка труба; б – “шорстка” труба

 

Якщо δ>e, труба розглядається як “гідравлічно гладка” (рис. 26 а). Якщо δ<e – труба вважається “шорсткою” (рис 26 б).

Гідравлічний коефіцієнт тертя λ є одним з найважливіших при підрахунку втрат енергії при турбулентному русі. Тому вивчений фізичних факторів, які впливають на його значення, а також ви­значення методів обчислення λ були предметом широких теоре­тичних і експериментальних досліджень. Але й дотепер ця проблема з огляду на велику складність не має розв'язаним.

У 1933 р. І. Нікурадзе опубліковані результати дослідів в трубах з різною шорсткістю.

Результати дослідів показані на рис. 27 у вигляді графіка, розглядаючи який, можна виділити чотири зони зі специфічною зміною коефіцієнта λ залежно від Re у кожній зі зон.

Зона в'язкого опору (на графіку пряма І). Ця зона відповідає ламінарному режиму. Всі експериментальні точки незалежно від відносної шорсткості лягають в логарифмічній системі координат на одну пряму, рівняння якої λ = 64/Re. Таким чином, експериментально підтверджується зроблений раніше теоретичний висновок про те, що при ламінарному режимі коефіцієнт λ не залежить від шорсткості і змінюється тільки зі зміною Re, тобто λ = f (Re). Нагадаємо, що втрати енергії в цій зоні пропорційні швидкості у першому степені.

 

Рис. 27. Графік Нікурадзе.

 

Зона гладкостінного опору (на графіку пряма ІІ ). Потік у цій зоні перебуває в умовах турбулентного руху, коефіцієнт λ не за­лежить від шорсткості та змінюється зі зміною Re, тобто λ = f (Re).

Характеристиками шорстких труб, як вже відмічалось, є абсолютна геометрична шорсткість Δ або e - висота виступів (мм) і відносна шорсткість e.

. (2-57)

Для характеристики шорсткості використовують також величину

 

. (2-58)

 

Коефіцієнт λ достатньо добре описується емпіричною формулою Блазіуса

, (2-59)

 

а також формулою

. (2-60)

 

Усі виступи шорсткості в даному випадку вкриті в'язким прошарком, тобто бл>Δ. Втрати енергії в зоні гладкостінного опору пропорційні швидкості в степені 1.75.

Зона доквадратичного опору (на графіку вона показана між пря­мою і штриховою лінією аb). Коефіцієнт λ тут залежить від Δ/r0 і Rе, тобто λ = (Rе, Δ/r0). Усі криві (за виключенням верх­ньої) мають деякі западини, де λ зі збільшенням Rе дещо змен­шується, а далі знову зростає і наближається до постійної вели­чини.

У цій зоні певна частина виступів шорсткості вклинюється в турбулентну течію, викликаючи додаткові вихроутворення. Показ­ник степеня у формулі для визначення втрат енергії змінюється в межах 1,75 ... 2,0.

Зона квадратичного опору (вправо від штрихової лінії ab). У цій зоні всі дослідні криві ідуть майже паралельно до осі абс­цис, тобто λ = f (Δ/r0). Отже, коефіцієнт λ стає залежним тільки від відносної шорсткості і не залежить від числа Рейнольдса, що означає автомодельність. Коефіцієнт опору для цієї зони достат­ньо добре описується формулою

 

. (2-61)

 

Втрати енергії в цій зоні пропорційні квадрату швидкості. Наведені нижче формули Прандтля Нікурадзе (2-60) і (2-61) одержуються як часткові випадки формули Альтшуля, яка має вигляд

 

. (2-62)

 

Знехтувавши другим членом в дужках, приходимо до формули (2.60), а при дуже великих числах Rе, знехтувавши першим чле­ном, – до формули (4.61).

На рис. 28 зображений графік для визначення коефіцієнта λ в трубопроводах з природною шорсткістю. Цей графік відрізня­ється дещо від графіка Нікурадзе (рис.27), що пояснюється впливом на потік природної шорсткості.

Для інженерних розрахунків останнім часом запропоновано ряд напівемпіричних та емпіричних формул для розрахунку коефі­цієнта λ в різних зонах опорів. Так, поряд з формулою (2.60), застосування якої рекомендується до чисел Rе < 105, а також (2.62), можна

 

 

Рис. 28. До визначення коефіцієнту тертя.

 

скористатися для зони гладкостінного опору про­стою і зручною в розрахунках формулою, запропонованою П. К. Конаковим:

 

. (2-63)

 

Ця формула має теоретично обґрунтовану структуру і є ре­зультатом обробки дослідних даних Нікурадзе. Формула Конакова, як і формула (4.60), дає задовільні результати в усьому діапазоні зміни Re.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ГІДРАВЛІКА І ГІДРО-, ПНЕВМОПРИВОД

ГІДРАВЛІКА І ГІДРО ПНЕВМОПРИВОД... КУРС ЛЕКЦІЙ... Навчальний посібник Херсон Рецензенти Бондарев В Т...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Турбулентний рух

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Херсон - 2009
ББК 30.123 (4 Укр.) Я73 Ч-90 УДК 62. Рекомендовано міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів

Основні фізичні властивості рідин
  При виведенні основних закономірностей в гідравліці користуються такими поняттями: Елементарний об’єм – це об’єм сукупних молекул, які знаходяться на м

Густина й питома вага
Густина – маса рідини в одиниці об’єму   , кг/м3

Диференціальні рівняння статики Ейлера
Закони гідравліки можуть бути виражені математично через диференціальні рівняння для суцільного середовища. В об’ємі рідини виділяємо елементарний паралелепіпед з ребрами довжиною dx, d

Основне рівняння гідростатики
  Якщо на рідину, що перебуває у нерухомій судині, діє лише сила ваги, то такий стан рідини називають абсолютним спокоєм (відносно Землі). Нехай рідина перебуває в судині й на

Тиск рідини на плоску стінку
  Тиск, що утворює рідина у будь-якій точці відкритої судини, залежить від глибини занурення h цієї точки й густини рідини r і може бути визначений з рівняння:

Тиск рідини на криволінійну циліндричну стінку
Для циліндричної криволінійної поверхні сила тиску F може бути отримана як геометрична сума вертикальної й горизонтальної складових (рис. 14):  

Швидкість і витрата
  Розглянемо рух рідини у трубі постійного перерізу. Основними характеристиками є швидкість і витрати рідини. Витратою називається кількість рідини, що протікає через переріз потоку з

Моделі руху рідини
  При вивченні руху рідини найбільшого поширення набула струминна модель, яка базується на поняттях, що розглядаються нижче.    

Гідравлічний радіус і еквівалентний діаметр
Це основні розрахункові лінійні розміри. Гідравлічний радіус R (м) - це відношення площі затопленого перерізу трубопроводу або каналу (S, м2) до змоче

Рівняння нерозривності (суцільності) потоку
Встановимо загальну залежність між швидкостями в потоці рідини, для якої дотримується умова суцільності, або нерозривності руху, тобто не утворюється пусток, не заповнених рідиною. Виділим

Диференціальне рівняння Нав’є – Стокса
При русі реальної (в’язкої) рідини в потоці діють сили: масові, гідростатичного тиску, тертя, а також сили стиску й розтягування. Нав’є і Стоксом виведена система диференціаль

Диференціальні рівняння руху Ейлера
В різних точках рідини, що рухається, в результаті дії зовнішніх сил виникає тиск, який називають гідродинамічним. Припустимо, що на рідину, яка рухається, діють об’ємні сили, проекції яких на осі

Рівняння Бернуллі
2.5.1. Виведення рівняння Подальший розвиток системи диференціальних рівнянь Ейлера провів Бернуллі. Він помножив рівняння системи почленно на прир

Принцип виміру швидкості і витрати рідини
  Рівняння Бернуллі використовується для визначення швидкостей, витрат і часу витоку рідини з резервуарів. Для визначення швидкості рідини може бути застосований диференціаль

Рівномірний рух рідини
Розглянемо рух рідини у нахиленому трубопроводі. Виділяємо у трубопроводі відрізок довжиною l (рис. 22а).  

Розподіл швидкості по горизонтальному перерізу труби
Розглянемо ламінарний рух рідини у трубопроводі (рис. 23а), в якому: r0 – повний радіус, r – поточний радіус, t – дотична напруга, v – вектор швидкості

Середня швидкість при ламінарному русі
Для практичних розрахунків необхідно знати середнє значення швидкості. Напишемо вираження для елементарної витрати рідини dQ, що проходить через елементарну площинку dS кільцевого

Втрати напору при русі рідини
Враховуючи, що J = Dh : l, вираження (2.47) запишемо у вигляді:   . (2.48)

Втрати напору при русі рідини
Розрахунок гідравлічного опору при русі реальних рідин по трубопроводах є одним з основних прикладних питань гідродинаміки. Важливість визначення втрати напору hвтр (або

Витікання рідини через отвори та насадки
  Розглянемо витрату рідини при її витіканні крізь круглий малий отвір в тонкому днищі або у стінці відкритої посудини, в якій підтримується постійний рівень

Гідравлічний розрахунок сифонів
При розрахунку сифону визначають граничні значення висоти Z підйому трубопроводу над верхнім рівнем рідини, а також витрату Q (рис. 32).  

Гідравлічний удар
  Гідравлічний удар – це підвищення або зниження тиску, яке виникає при різкій зміні швидкостей течії у напірному трубопроводі (в результаті швидкого закриття або відкриття засувок аб

Гідравлічний розрахунок трубопроводів
Гідравлічний розрахунок трубопроводів проводиться з метою визначення основних геометричних параметрів для пропуску визначеної витрати рідини і втрат напору. В залежності від довжини трубопроводі

Розрахунок простого трубопроводу
  Гідравлічний розрахунок простих трубопроводів зводиться до вирішення однієї з таких задач: - визначення витрати Q (м3/с) при заданих довжині L (м),

Техніко-економічний розрахунок трубопроводів
  Питання про найвигідніші швидкості, а отже, про діаметр магістрального трубопроводу вирішується техніко-економічним розрахунком. Найвигідніший діаметр трубопроводу буде так

ГІДРАВЛІЧНІ МАШИНИ
  Гідравлічні машини служать для перетворення механічної енергії двигуна в енергію рідини, що переміщається (насоси) або гідравлічної енергії потоку рідини в механічну енергію (гідрав

Основне рівняння відцентрових машин Ейлера
В каналах між лопатками робочого колеса рідина, яка рухається уздовж лопаток, одночасно здійснює обертальний рух разом з колесом. При русі в міжлопатевому каналі кожна частина рідини з одн

Закони пропорційності
Закони пропорційності розповсюджуються на геометрично подібні лопатеві машини. Геометрично подібними лопатевими машинами називаються такі, в яких усі відповідні розміри знаходяться в однакових спів

Характеристики відцентрових насосів
  Роботу насосу можна охарактеризувати системою трьох кривих: Н=f(Q); N=f(Q) i h=f(Q) при сталому значені частоти оберті

Коефіцієнт швидкохідності
  Усю розмаїтість різних типів коліс відцентрових та осьових насосів по принципу їхньої геометричної та динамічної подібності можна поділити на кілька груп, які характеризують

Спільна робота насосів
  На практиці використовують паралельне й послідовне з’єднання насосів. У випадку, якщо продуктивності одного насосу не вистачає, то вмикають в роботу два насоси, які з'єднують

Струминні насоси
В струминних насосах (рис. 50) робоча рідина (як правило, вода або водяна пара) з великою швидкістю із сопла 1 потрапляє в камеру змішування 2. При цьому за рахунок поверхневого тертя

Поршневі насоси
  Принцип дії і типи насосів   Всмоктування й нагнітання рідини в поршневому насосі простої дії відбувається нерівномірно: за два ходи поршня рідина один раз вс

Продуктивність
  Об’єм рідини, який всмоктується насосом за один хід поршня зліва направо при безперервному русі рідини за поршнем, дорівнює FS (позначення після формули 3.37); при відсутност

Нерівномірність подачі
Зміну продуктивності поршневого насосу за один оберт валу кривошипу можна зобразити графічно, що дає наглядне уявлення про послідовність всмоктування та нагнітання, а також можливість оцінити ступі

Шестеренні насоси
У корпусі 1 насосу (рис. 58) встановлені дві шестерні 2, одна з яких - ведуча - приводиться в обертання від електродвигуна. Між корпусом і шестернями є невеликі радіальні й тор

Гвинтові насоси
Бувають одногвинтові (однозаходні), двогвинтові й тригвинтові. Однозаходні насоси мають гвинт 3 (рис. 59), який розташований усередині (обойми) 1. Обойма з гвинтом може поміщ

Продуктивність
  Продуктивність гвинтових насосів збільшується зі зростанням числа обертів гвинта, при цьому тиск, який створює насос, залишається без зміни. Поперечний переріз ротору 2

Роторно – поршневі насоси
Подача одноциліндрових поршневих насосів, як було сказано раніше характеризуються нерівномірністю. Для більш рівномірної подачі рідини використовують багатоциліндрові поршневі насоси, циліндри яких

Насоси з обертовими поршнями
Для допоміжних цілей і, зокрема, для перекачування великих об’ємів в’язких рідин під невеликим напором (тиском), використовують насоси із зубчастими роторами (поршнями спеціальних профілів), які на

Інші види гідравлічних машин
Як було вказано на початку розділу, до гідравлічних машин, крім насосів, відносяться гідротурбіни і гідромотори. Гідротурбіною називається гідравлічний двигун, який служить для перетворення

Загальні поняття
Часто машини, між якими потрібно передати механічну енергію, мають характеристики, що не відповідають одна одній, наприклад, треба передавати механічну енергію між валами, які обертаються з різними

Гідромуфти і гідротрансформатори
  4.2.1. Гідромуфти   Гідромуфти використовують для захисту двигунів від небезпечних перевантажень і для зміни числа обертів валів різних м

Гідроапаратура та інші елементи гідроприводу
Гідроапаратурою називають пристрої, які служать для управління потоками рідини, зміни або підтримання тиску або витрати, а також зміни напрямку руху потоку. Регулювання може бути ручним або автомат

Гідророзподільні пристрої
Гідророзподільні пристрої поділяють по типу запірно-регулюючих елементів. Вони призначені для розподілу і зміни напрямку потоку рідини між вузлами і елементами гідроприводу. За конструкційними озна

Дросельні пристрої
Використовуються в гідроприводах для обмеження або регулювання витрати рідини і являють собою гідравлічні опори. Ними можуть бути нерегульовані гідравлічні опори (гідравлічні демпфери) і регульован

Клапани
Це найбільш розповсюджені елементи гідроприводів. За їхньою допомогою захищають вузли гідроприводу від перевантажень, встановлюють певний напрямок потоку, заданий тиск, розподіляють потік на частин

Загальні положення
  У сучасній техніці і, зокрема, в системах автоматизації виробничих процесів застосовують разом з гідравлічними, пневматичні приводи і механізми, засновані на використовуванні як

Типи поршневих компресорів
  Поршневі компресори виготовляються переважно з нерухомими циліндрами і, рідше – з циліндрами, що обертаються, виконаними у вигляді багатоциліндрового зіркоподібного блоку. Останні к

Органи розподілу і регулювання компресора
  Розподіл газу в компресорах здійснюється, в основному, за допомогою клапанів і, рідше, золотників, причому, клапани виконуються самодіючими і несамодіючими. Самодіючі клапани можуть

Роторні пластинчасті компресори
  Друге місце за поширеністю після поршневих посідають пластинчасті компресори. Принцип дії і конструктивні елементи пластинчастих компресорів (рис. 73) аналогічні пластинчастим насос

Пневматичні двигуни
  Пневматичні об'ємні двигуни, як і гідравлічні, мають низку істотних переваг – високий пусковий момент, малу масу, що припадає на одиницю потужності, вибухобезпечність та ін. Вони по

Пневмодвигуни обертального руху
  Як пневматичні двигуни обертального руху (пневмомотори) застосовують переважно пластинчасті й поршневі машини і рідше – машини інших типів (шестеренчасті, гвинтові та ін.) Принцип ї

Модуль 1
Гідростатика і гідродинаміка*   1. Система рівнянь гідростатики Ейлера. 2. Тиск рідини у судині, що обертається навколо вертикальної осі.

Варіанти завдань
  № вар. Питання № вар. Питання

Гідравлічні машини
  1. Висота всмоктування насосу. 2. Потужність, що споживається насосом. 3. Напір, що створюється відцентровим насосом. 4. Вплив конструкції лопаток на напі

Варіанти завдань
  № вар. Питання № вар. Питання

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги