Турбулентное движение в прямой круглой трубе
Процесс перехода ламинарного движения в турбулентное. Колебание скорости отдельной частицы жидкости. Характеристика гипотезы Прандтля, ее значение. Три зоны трения в зависимости от толщины вязкого ламинарного подслоя. Расчет коэффициента Блаузиуса.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.12.2013 |
| Размер файла | 33,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Из V = 0,5 Umax. Можно получить формулу для потери энергии:
V = iсg r02/ 8м =| i=h1-2/2; м/с = н; r02 = d2/4| = hgd2/lн32 , откуда
h = 32 Vlн/ gd2
h - потери на трение при ламинарном движении.
При ламинарном режиме потеря напора по длине прямопропорциональна средней скорости, вязкости и не зависит от характера поверхностей стенок трубы (формулировка Пуазейля).
Для всех режимов движения потерю напора можно определить по формуле:
h = л lV2/ d2g -формула Дарси
где l - длина трубы;
d - внутренний диаметр;
V - средняя скорость;
л - коэффициент Дарси -коэффициент гидравлического сопротивления (показывает физический смысл, то есть какая часть скоростного напора теряется за счет трения при прохождении единицы длины l/d)
Для того чтобы определить коэффициент Дарси приравняем формулы Пуазейля и Дарси.
32 Vlн/ gd2 = л lV2/ d2g
откуда л =64н/Vd =64/Re (Re = Vd/н).
Лекция. Турбулентное движение в прямой круглой трубе
С увеличением скорости движения, ламинарное движение переходит в турбулентное и начинается переход с оси. Случайно возникающие колебания отдельных частиц жидкости с увеличением скорости увеличиваются и учащаются, что приводит к увеличению колебания (устойчивому как по величине, так и по направлению) скоростей частиц жидкости.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Колебание скорости отдельной частицы жидкости происходит и по величине и по направлению относительно некоторой средней величины , которая называется средней скоростью.
Если рассмотреть движение отдельной частицы со скоростью U, то движение будет неустановившемся. А если рассмотреть движение частицы с усредненной скоростью, то движение можно считать установившемся и применять к турбулентному потоку все полученные ранее уравнения (Бернулли, неразрывности).
Гипотеза Прандтля.
Жидкость в круглой трубе движется внутри ламинарного потока
Размещено на http://www.allbest.ru/
Турбулентное ядро
В соответствии с гипотезой Прандтля турбулентный поток в круглой трубе состоит из турбулентного ядра и вязкого ламинарного подслоя.
Между турбулентным ядром и вязким подслоем нет четкой границы, есть промежуточная область.
Толщина вязкого ламинарного подслоя: д?? = 30н/V
В зависимости от толщины вязкого ламинарного подслоя различают три зоны трения, в которых трение происходит по различным законам.
1 зона - гидравлических гладких труб;
2 зона - зона смешанного трения;
3 зона - вполне шероховатого трения (квадрат-я зона).
1 зона. Зона гидравлических гладких труб.
Размещено на http://www.allbest.ru/
? экв. наблюдается когда толщина вязкого ламинарного подслоя больше шероховатости. д > ? вяз.
Эквивалентной шероховатостью называется такая равномерная шероховатость, которая дает одинаковую с заданной шероховатостью величину л.
Ламинарные подслой закрывает собой все неровности на внутренней поверхности трубы и турбулентное ядро движется по абсолютно гладкой поверхности гладкого вязкого ламинарного подслоя по гладкой поверхности, только за счет вязкости жидкости.
Зона гидравлически гладких труб наблюдается : 2ч3 103 <Re<10/
= ?экв/d.
В этой зоне находится коэффициент Блаузиуса: л = 0,3164/Re0,25.
2 зона. Зона смешанного трения.
С увеличением скорости движения толщина вязкого ламинарного подслоя уменьшается и становится одного порядка с высотой выступов шероховатостей.
ламинарный турбулентный прандтль трение
Размещено на http://www.allbest.ru/
Часть выступов остается закрытой вязким ламинарным подслоем, а часть выходит из него и начинает препятствовать движению турбулентного ядра. Поэтому в этой зоне трение происходит как за счет вязкости так и шероховатости. Эта зона смешанного трения.
10/экв < Re < 500/экв
л = 0.11(68/Re +? экв)
3 зона. Зона вполне шероховатого трения.
Размещено на http://www.allbest.ru/
При дальнейшем увеличении скорости движения жидкости толщина вязкого ламинарного подслоя уменьшается и становится меньше выступов шероховатости.
Все неровности выходят за пределы вязкого ламинарного подслоя. Трение в этой зоне осуществляется за счет шероховатости.
Re > 500/экв
л = 0.11? экв0.25
Местное сопротивление.
Местное сопротивление - это узлы и детали трубопровода, в которых изменяется форма, размеры и направление движения жидкости. К ним относятся вентили, задвижки, краны. Все сопротивления делятся на простые и сложные.
К простым относятся:
- внезапное расширение
- плавное расширение
- внезапное сужение
- плавное сужение
- резкий поворот
- плавный поворот
Потери местным сопротивлением определяются по формуле Дарси - Вайбаха.
h = ж U2/1g
ж - коэффициент местных сопротивлений, который показывает какая часть скоростного напора теряется при прохождении местного сопротивления.
Этот коэффициент определяется экспериментальным путем, а данные приводятся в таблицу.
Любое сложное сопротивление можно представить как комбинацию простых сопротивлений. Если на трубопроводе имеется не одно местное сопротивление, а несколько, то потери со всех сопротивлений определяются как сумма потерь на каждом местном сопротивлении.
h = h1 + h2 +…+ hn
принцип сложения потерь на сопротивление.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение вязкости биологических жидкостей. Метод Стокса (метод падающего шарика). Капиллярные методы, основанные на применении формулы Пуазейля. Основные достоинства ротационных методов. Условия перехода ламинарного течения жидкости в турбулентное.
презентация [571,8 K], добавлен 06.04.2015Расчет потерь напора при турбулентном режиме движения жидкости в круглых трубопроводах и давления нагнетания насоса, учитывая только сопротивление трения по длине. Определение вакуума в сечении, перемешивания жидкости, пульсации скоростей и давлений.
контрольная работа [269,2 K], добавлен 30.06.2011Выведение уравнения движения вязкой несжимаемой жидкости - уравнения Стокса. Рассмотрение основных режимов движения жидкости в горизонтальных трубах постоянного поперечного сечения - ламинарного и турбулентного. Определение понятия профиля скорости.
презентация [1,4 M], добавлен 14.10.2013Методы изучения движения жидкости. Основная теорема кинематики (Гельмгольца). Уравнение движения сплошной среды в напряжениях. Понятия и определения потенциальных течений. Моделирование гидрогазодинамических явлений, ламинарное и турбулентное движение.
шпаргалка [782,6 K], добавлен 04.09.2010Определение высоты и времени падения тела. Расчет скорости, тангенциального и полного ускорения точки окружности для заданного момента времени. Нахождение коэффициента трения бруска о плоскость, а также скорости вылета пульки из пружинного пистолета.
контрольная работа [95,3 K], добавлен 31.10.2011Причина возникновения сил вязкого трения в жидкостях. Движение твердого тела в жидкости. Определение вязкости жидкости по методу Стокса. Экспериментальная установка. Вязкость газов. Механизм возникновения внутреннего трения в газах.
лабораторная работа [61,1 K], добавлен 19.07.2007Сущность осредненного и пульсационного движения. Расчет сопротивления при турбулентном течении жидкости по каналам. Изучение понятия относительной и эквивалентной абсолютной шероховатости поверхности. Определение потери энергии в местных сопротивлениях.
презентация [121,2 K], добавлен 14.10.2013Безотрывное обтекание трубы. Теплоотдача при поперечном обтекании трубы. Отрыв турбулентного и ламинарного пограничных слоев от цилиндра. Анализ изменения коэффициента теплоотдачи по рядам трубных пучков. Режимы движения жидкости в трубном пучке.
презентация [182,0 K], добавлен 18.10.2013Исследование особенностей движения заряженной частицы в однородном магнитном поле. Установление функциональной зависимости радиуса траектории от свойств частицы и поля. Определение угловой скорости движения заряженной частицы по круговой траектории.
лабораторная работа [1,5 M], добавлен 26.10.2014Характеристика приближенных методов определения коэффициента трения скольжения, особенности его расчета для различных материалов. Значение и расчет силы трения по закону Кулона. Устройство и принцип действия установки для определения коэффициента трения.
лабораторная работа [18,0 K], добавлен 12.01.2010Баллистика движения материальной точки в случае нелинейной зависимости силы сопротивления от скорости. Зависимости коэффициента лобового сопротивления от числа Рейнольдса для шара и тонкого круглого диска. Расчет траектории движения и силы сопротивления.
статья [534,5 K], добавлен 12.04.2015Понятия и устройства измерения абсолютного и избыточного давления, вакуума. Определение силы и центра давления жидкости на цилиндрические поверхности. Границы ламинарного, переходного и турбулентного режимов движения. Уравнение неразрывности для потока.
контрольная работа [472,2 K], добавлен 08.07.2011Потери теплоты в теплотрассах. Конвективная теплоотдача при поперечном обтекании цилиндра при течении жидкости в трубе. Коэффициент теплопередачи многослойной цилиндрической стенки. Расчет коэффициента теплопередачи. Определение толщины теплоизоляции.
курсовая работа [133,6 K], добавлен 06.11.2014Сущность метода Стокса по определению коэффициента вязкости. Определение сил, действующих на шарик при его движении в жидкости. Оценка зависимости коэффициента внутреннего трения жидкостей от температуры. Изучение ламинарных и турбулентных течений.
лабораторная работа [1001,4 K], добавлен 15.10.2010Постоянство потока массы, вязкость жидкости и закон трения. Изменение давления жидкости в зависимости от скорости. Сопротивление, испытываемое телом при движении в жидкой среде. Падение давления в вязкой жидкости. Эффект Магнуса: вращение тела.
реферат [37,9 K], добавлен 03.05.2011Исследование распространения акустических возмущений в смесях жидкости с газовыми пузырьками с учетом нестационарных и неравновесных эффектов межфазного взаимодействия. Расчет зависимости фазовой скорости и коэффициента затухания в пузырьковой жидкости.
курсовая работа [433,2 K], добавлен 15.12.2014Расчет емкости конденсатора, расстояния между его пластинами, разности потенциалов, энергии и начальной скорости заряженной частицы, заряда пластины. График зависимости тангенциального ускорения иона от времени полета между обкладками конденсатора.
контрольная работа [94,6 K], добавлен 09.11.2013Определение индуктивность между цепью якоря и цепью возбуждения двигателя. Расчет индуктивности обмотки возбуждения, реактивного момента и коэффициента вязкого трения. График изменения момента и скорости вращения вала двигателя в функции времени.
лабораторная работа [107,2 K], добавлен 14.06.2013Определение модуля и направления скорости меньшей части снаряда. Нахождение проекции скорости осколков. Расчет напряженности поля точечного заряда. Построение сквозного графика зависимости напряженности электрического поля от расстояния для трех областей.
контрольная работа [205,5 K], добавлен 06.06.2013Сущность трения, износа и изнашивания в современной механике. Разновидности трения и их отличительные признаки. Оценка влияния скорости скольжения и температуры на свойства контакта и фрикционные колебания. Инерционные и упругие свойства узлов трения.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 29.08.2008
