Опыты Зегжда и Никурадзе, полугладкие и полушероховатые стенки

Поскольку высоту выступа шероховатости определяют размеры вихрей на дне потока, то чем меньше отношение Н/Δ, то есть чем крупнее выступы шероховатости (в относительных размерах), то торможение со дна толщи потока будет передаваться более интенсивно. С увеличением глубины и ростом Н/Δ получим зону на которую влияют выступы шероховатости. Зона ограничивается придонной областью. При Н/Δ→∞ зона влияния становится малой и поток стремится к максимальной скорости. Никурадзе были выполнены опыты с трубами, на внутреннюю поверхность которых наносилось искусственная шероховатость заранее известного Δ. Измерялась средняя скорость потока и падание. Обратным путем вычислялась λ.

Никурадзе строились зависимости: если наносить результаты наблюдений на один график для всех труб, то при малых Re точки наблюдения на всех трубах группировались на одной прямой, при чем с возрастанием Re коэффициент сопротивления вдоль этой прямой падал(1). затем от первой прямой стали отделяться точки и группироваться вдоль определенных значений R/Δ. При этом все прямые отделялись от некоторой прямой 2. прямая 2 зона полушероховатых или полугладких стен, то есть режим при котором выступы шероховатости втоплены в ламинарном подслое. Прямая 3- турбулентная зона потока в которой коэф сопротивления λ зависит только от отношения Н/Δ при этом чем меньше это отношение тем раньше наступает турбулентный режим обтекания и больше величина коэф сопротивления. прямая 4- переходная зона в ней режим сопротивления промежуточный. Подобные опыты были проведены Зегжда для каналов.

; данная формула получена в предположении что дно горизонтально имеет зерна определенной крупности и нет гряд и растительности.

Связь коэффициента шероховатости с высотой выступов шероховатости.

При расчетах средней скорости или расхода используется для определения скоростного коэф С в формуле Шези, либо в формуле Маннинга или Павловского. Если n определяется по таблице то сразу учитываем полное сопротивление(сопротивление от зернистого дна, выступов, гряд, растительности, глиняные останцы, корчи и тд). Еще есть формула Штриклера и Гончарова в этих формулах коэф шероховатости учитывают только высота выступов шероховатости.

Связь n с высотой выступов (Δ): найдем Δ путем разложения это сделал Гончаров и получил что n связан с Δ: а если русло мало наиболее реально закрывающий все дно вихрями является крупность 5% фракции наибольшей по крупности. По некоторым авторам (Леви) берется 10% фракция