Гидродинамическое подобие и режимы течения жидкости в трубах



При изучении вопроса о гидродинамическом подобии следует усвоить, что потоки жидкости называются подобными, если каждая физическая величина, характеризующая поток, находится в одинаковом отношении для любых сходственных точек. Выяснить, что понимают под геометрическим, кинематическим и динамическим подобием. Понять физический смысл критериев подобия: Ньютона, Рейнольдса, Фруда и др. Уяснить понятие определяющих и неопределяющих критериев подобия.

Ознакомиться с двумя режимами движения жидкости существование которых подтверждено экспериментально английским ученым Осборном Рейнольдсом в 1883 г. Изучение ламинарного и турбулентного режимов движения начать с рассмотрения схемы прибора Рейнольдса для демонстрации режимов течения. Уделить внимание понятиям критической скорости я критического числа Рейнольдса, затем познакомиться со структурой потока при турбулентном режиме движения жидкости. Длявыяснения механизма турбулентности потока разобраться в понятиях гидравлической шероховатости, пульсации скорости и осредненной скорости.

Вопросы для самопроверки

1. Какие потоки называются подобными?                       

2. Рассказать о геометрическом, кинематическом и динамическом подобии. В чем заключается их отличие?

3. Раскрыть физический смысл критериев подобия Ньютона,  Рейнольдса и Фруда.

4. Какие вы знаете резко отличающиеся друг от друга режима движения жидкости?

5. Рассмотреть схему прибора Рейнольдса.                          

6. Дать определение критической скорости и критического числа Рейнольдса.

7. Какова структура при турбулентном режиме движения жидкости?

8. Что называется шероховатостью? Раскрыть понятия пульсации скоростей и осредненной скорости.

 

 

Гидравлические сопротивления и потери напора

 

 

Изучая гидравлические сопротивления, уяснить источник сопротивлений, от каких факторов они зависят, на какие два вида они подразделяются. Уметь записать основной закон вяз­кого сопротивления. Знать формулу Дарси-Вейсбаха для опре­деления потерь напора по длине.

Выяснить зависимость потерь напора по длине потока от средней скорости течения жидкости при ламинарном и турбу­лентном режимах. Уметь доказать, что потери напора по длине при ламинарном режиме течения пропорциональны первой сте­пени скорости.

Знать формулу для определения коэффициента потерь на трение по длине (коэффициента Дарси) при ламинарном режиме движения. Рассмотреть три области гидравлических сопротивлений при турбулентном режиме течения жидкости в напорном трубопроводе: область гидравлически гладких труб, переходную область и гидравлически шероховатых труб (квадратичную область). Проанализировать формулы по определению коэффициента потерь на трение X для всех областей турбулентного режима. Уметь объяснить, почему коэффициент (являющийся функцией числа Рейнольдса и относительной шероховатости) при малых значениях числа Рейнольдса зависит только от него и не зависит от шероховатости, а при больших значениях числа Рейнольдса является только функцией относительной шероховатости. Уметь определять потери напора по длине в открытых каналах. Знать формулу Шези.

Рассмотреть возникновение местных потерь напора при турбулентном установившемся движении жидкости. Записать формулу Вейсбаха для определения местных потерь. Рассмотреть вывод формулы Борда для местных потерь при внезапном расширении потока. Показать, что общие потери напора равны сумме потерь напора по длине и местных.

Вопросы для самопроверки

1. Записать основной закон вязкого сопротивления.

2. Написать формулу для определения местных потерь. Объяснить, как изменяется коэффициент местных потерь при внезапном сужении, внезапном расширении, плавном повороте и других видах местных сопротивлений.

3. Написать формулу для определения критического числа Рейнольдса для круглых труб постоянного диаметра.

4. Дать определение коэффициента сопротивления системы.

5. Привести эпюры скоростей ламинарного и турбулентного движения жидкости. Рассказать, какому закону подчинено распределение скоростей при каждом из этих движений.

6. Что такое переходная область сопротивления, гидравлически гладкие и гидравлически шероховатые стенки? В чем условность этих понятий?

7. Объяснить, от чего зависит коэффициент Я при ламинарном и турбулентном движении жидкости.

8. Какие существуют формулы для определения коэффициента Шези?


Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 37;