Исследование режимов течения жидкости
Безразмерное число Рейнольдса. Общий вид установки для исследования режимов течения жидкости. Коэффициент динамической вязкости, плотность жидкости. Три основных режима течения: ламинарный, переходный и турбулентный. Краткий анализ результатов опытов.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.05.2017 |
| Размер файла | 1,3 M |
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/
[Введите текст]
Самара 2015
МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)"
Институт авиационной техники Кафедра КиПЛА
Лабораторная работа №1
Исследование режимов течения жидкости
РЕФЕРАТ
Пояснительная записка 11 с., 4 рисунка, 1 таблица, 4 источника.
РЕЖИМ ТЕЧЕНИЯ, ЛАМИНАРНОЕ ТЕЧЕНИЕ, ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ, ПЕРЕХОДНОЕ ТЕЧЕНИЕ, УСТАНОВКА РЕЙНОЛЬДСА
В данной работе исследуются режимы течения при помощи установки Рейнольдса.
Цель работы - ознакомление с режимами течения жидкости и критерием Рейнольдса.
ВВЕДЕНИЕ
В 1883 году Рейнольдс установил [1], что ламинарный режим течения переходит в турбулентное, когда введенная им безразмерная величина (названная впоследствии числом Рейнольдса) превышает критическое значение. Число Рейнольдса широко используется при решении задач гидро- и аэродинамики.
1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Режим течения определяется соотношением возмущающей течение силы инерции и стабилизирующей течение силы вязкости. Отношение этих сил выражается безразмерным числом Рейнольдса [2]
где V - средняя скорость течения жидкости по сечению трубы, м/с;
L - характерный линейный размер поперечного сечения, заполненного жидкостью (так же его называют «живое сечение»), для труб круглого сечения L = d, м;
? - кинематическая вязкость, м2/c.
Средняя скорость находится по формуле
где Q - расход, т.е. объем жидкости, протекающий за единицу времени через данное сечение потока, м3/с;
S - площадь сечения, м2,
Расход жидкости находится из отношения объёма к промежутку времени, в течение которого он расходовался,
Коэффициент кинематической вязкости жидкости равен
жидкость режим рейнольдс коэффициент
где м - коэффициент динамической вязкости, кг/(м• с);
с - плотность жидкости, кг/м3.
Так же коэффициент кинематической вязкости можно найти через температуру [3], так при (данная температура была в лаборатории при проведении опыта) см2/с.
Возможны два принципиально отличающихся режима течения жидкости, получивших название ламинарного (слоистого) и турбулентного (возмущенного). При достаточно малых скоростях основного потока, когда число Рейнольдса меньше определенного критического , инерционная сила незначительна по сравнению с силой вязкости, которая упорядочивает движение жидкости, создавая ламинарное движение. При этом окрашенная струйка, введённая в поток, вытягивается вдоль течения в виде тонко очерченной линии. При форма окрашенной струйки резко меняется - она приобретает вид более или менее отчётливых завитков. Такая картина отвечает начальной стадии развития турбулентности, а момент её появления - началу перехода от ламинарного режима к турбулентному (переходный режим). При силы инерции преобладают над силами вязкости, и наступает турбулентность,
Для воды число Рейнольдса .
Установление режима движения имеет большое практическое значение, так как он определяет важнейшие характеристики потока, как распределение скоростей, гидравлическое сопротивление, теплоотдачу и другое [4].
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
Установка для исследования режимов течения жидкости и определения критического числа Рейнольдса показана на рисунке 1.
Рисунок 1 - Схема экспериментальной установки
Она состоит из расходной ёмкости 1 подводящего трубопровода 2 с вентилем 3, переливной трубы 6 и стеклянной трубки 4 диаметром 0,036 м. Расход воды через стеклянную трубку регулируется вентилем 5. Для уменьшения возмущений вход в трубку 5 выполнен с большим радиусом закругления. Визуализация течения в трубке осуществляется с помощью подкрашенной воды, подаваемой на вход в трубку 4 из бачка 9 через вентиль 10 и трубку 8. Температура воды измеряется термометром 7. Расход жидкости определяется объёмным методом с помощью мерной ёмкости и секундомера.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТОВ
Рисунок 2 - Ламинарный режим Рисунок 3 - Переходный режим
В ходе опытов наблюдались три режима течения: ламинарный (рисунок 2), переходный (рисунок 3) и турбулентный (рисунок 4). Результаты опытов приведены в таблице 1.
Рисунок 4 - Турбулентный режим
Таблица 1 - Результаты опытов
|
№ |
W•103, м3 |
, с |
Q•105, м3/с |
v•102, м/с |
Re• 10-3 |
Режим |
|
|
1 |
2,80 |
117 |
2,4 |
0,236 |
Ламинарный |
||
|
2 |
3,00 |
24 |
12,5 |
1,228 |
Переходный |
||
|
3 |
2,75 |
9 |
30,6 |
3,006 |
Турбулентный |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Подтверждено, что ламинарный режим течения реализуется при значениях числа Рейнольдса меньше критического, а турбулентный режим - при значениях числа Рейнольдса больше критического.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Шейпак, А.А. Гидравлика и гидропневмопривод [Текст]: учебное пособие для вузов /А.А. Шейпак. - М.: МГИУ, 2003. - 192 с.
2. Некрасов, Б.Б. Гидравлика и ее применение на летательных аппаратах [Текст]: учебное пособие для вузов /Б.Б. Некрасов, Н.Я. Фабрикант, А.С. Шифрин. - М.: Машиностроение, 1967. - 368 с.
3. Вильнер, Я.М. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам [Текст]: под общ. ред. Б. Б. Некрасова /Я.М. Вильнер, Я.Т. Ковалев, Б.Б. Некрасов. - Мн.: Вышэйшая школа, 1985. - 382 с.
4. Башта, Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы [Текст]: учебник для машиностроительных вузов /Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов. - М.: Машиностроение, 1982. - 423 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Демонстрация режимов течения жидкости и экспериментальное определение критических чисел Рейнольдса для труб круглого сечения. Структура и основные элементы установки Рейнольдса, ее функциональные особенности и назначение, определение параметров.
лабораторная работа [29,2 K], добавлен 19.05.2011Ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости. Локальный критерий Нуссельта. Влияние физических свойств жидкости на теплоотдачу. Плотности потоков теплоты и импульса при турбулентном режиме течения вдоль плоской стенки. Конвективный теплообмен шара.
лекция [3,1 M], добавлен 15.03.2014Определение 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 06.04.2015Выведение 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 14.10.2013Экспериментальная проверка формулы Стокса и условий ее применимости. Измерение динамического коэффициента вязкости жидкости; число Рейнольдса. Определение сопротивления жидкости, текущей под действием внешних сил, и сопротивления движущемуся в ней телу.
лабораторная работа [339,1 K], добавлен 29.11.2014Единицы измерения вязкости жидкости. Формула Пуазейля. Ламинарное и турбулентное течения. Число Рейнольдса. Критические явления в магнетизме. Кровяное давление. Геодинамо и магнитные полюса. Сверхбыстрые дождевые капли. Законы жидкого кратерообразования.
презентация [858,5 K], добавлен 29.09.2013Характеристика турбулентного режима течения, определение ее зависимости от числа Рейнольдса. Значения абсолютной и эквивалентной шероховатости труб из некоторых материалов. Режимы течения в гидравлически гладких трубах, описание специальной установки.
реферат [347,2 K], добавлен 18.05.2010Рассмотрение и нахождение основных характеристик плоского стационарного ламинарного течения вязкой несжимаемой жидкости при параболическом распределении скоростей (течение Пуазейля и течение Куэтта). Общий случай течения между параллельными стенками.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 28.12.2010Проведение численных исследований конвективных течений в программном комплексе ANSYS, формирующихся вследствие локализованного нагрева в цилиндрическом слое жидкости. Сравнение основных результатов расчетов в CFX и FLUENT для различных режимов течения.
дипломная работа [4,1 M], добавлен 27.03.2015Вязкость - свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одного слоя вещества относительно другого. Определение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса. Законы и соотношения, использованные при расчете формулы.
лабораторная работа [531,3 K], добавлен 02.03.2013Силы и коэффициент внутреннего трения жидкости, использование формулы Ньютона. Описание динамики с помощью формулы Пуазейля. Уравнение Эйлера - одно из основных уравнений гидродинамики идеальной жидкости. Течение вязкой жидкости. Уравнение Навье-Стокса.
курсовая работа [531,8 K], добавлен 24.12.2013Введение в турбулентный поток жидкости примесей. Механическая деструкция макромолекул при длительном пребывании в турбулентном потоке. Структура турбулентных течений с добавками. Влияние добавок полимеров и пав на течения со свободными границами.
контрольная работа [36,8 K], добавлен 25.08.2014Сущность 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 15.10.2010Причина 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 19.07.2007Определение веса находящейся в баке жидкости. Расход жидкости, нагнетаемой гидравлическим насосом в бак. Вязкость жидкости, при которой начнется открытие клапана. Зависимость расхода жидкости и избыточного давления в начальном сечении трубы от напора.
контрольная работа [489,5 K], добавлен 01.12.2013Основные понятия гидродинамики. Условие неразрывности струи, уравнение Бернулли. Внутреннее трение (вязкость) жидкости. Течение вязкой жидкости. Факторы, влияющие на вязкость крови в организме. Особенности течения крови в крупных и мелких сосудах.
реферат [215,7 K], добавлен 06.03.2011Элементарная струйка и поток жидкости. Уравнение неразрывности движения жидкости. Примеры применения уравнения Бернулли, двигатель Флетнера (турбопарус). Критическое число Рейнольдса и формула Дарси-Вейсбаха. Зависимость потерь по длине от расхода.
презентация [392,0 K], добавлен 29.01.2014Сущность ньютоновской жидкости, ее относительная, удельная, приведённая и характеристическая вязкость. Движение жидкости по трубам. Уравнение, описывающее силы вязкости. Способность реальных жидкостей оказывать сопротивление собственному течению.
презентация [445,9 K], добавлен 25.11.2013Сущность молекулярно-динамического моделирования. Обзор методов моделирования. Анализ дисперсионного взаимодействия между твердой стенкой и жидкостью. Использование результатов исследования для анализа адсорбции, микроскопических свойств течения жидкости.
контрольная работа [276,7 K], добавлен 20.12.2015Постоянство 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 03.05.2011
