Ламинарный, турбулентный режим течения

Ламинарный режим течения – слоистое течение без перемешивания слоёв жидкости (параллелоструйное упорядоченное движение частиц жидкости). Турбулентный режим – течение с интенсивным перемешиванием слоёв жидкости между собой (характерно перемешивание жидкости, пульсация скоростей и давлений в процессе течения).

Число Рейнольдса и его физический смысл.

Физический смысл числа Рейнольдса заключается в смене режимов течения жидкости. В настоящее время не существует строгого научно доказанного объяснения этому явлению, однако наиболее достоверной гипотезой считается следующая: смена режимов движения жидкости определяется отношением сил инерции к силам вязкости в потоке жидкости. Если преобладают первые, то режим движения турбулентный, если вторые - ламинарный. Турбулентные потоки возникают при высоких скоростях движения жидкости и малой вязкости, ламинарные потоки возникают в условиях медленного течения и в вязких жидкостях. На практике в различных газопроводах, водопроводах и подобных им системах чаще встречаются турбулентные потоки даже при скоростях менее 1м/c. В гидросистемах технологического оборудования, в которых в качестве рабочих жидкостей используются минеральные масла, турбулентный режим возникает при скоростях более 15м/c, тогда как при проектировании таких систем чаще всего предусматривают скорости 4-5м/c. Режим движения в таких трубопроводах, как правило, ламинарный.

Переход из ламинарного режима в турбулентный определяется числом Рейнольдса. Этот переход связан с потерей устойчивости потока, которая зависит не только от числа Рейнольдса, но и от интенсивности случайных возмущений, вносимых в поток. Уравнение (с.44, ч.1)

Критическое число Рейнольдса.

Если Re меньше некоторого критического значения Reкр, то режим течения ламинарный; при Re больше Reкр, течение турбулентно.Значение критического числа рейнольдса для круглых труб: Reкр=2320

Гидродинамическое подобие.(с.41-42, ч.1)

Движение жидкости в природе совершается под действием различных сил, которые можно приближенно классифицировать на три группы:

1) внешние силы по отношению к жидкости, например, силы тяжести, инерции, силы, обусловленные перепадом давления;

2) силы, связанные с физическими свойствами самой жидкости, такие, как силы вязкости или силы поверхностного натяжения;

3) результирующие силы типа силы сопротивления воды движению тела или силы воздействия жидкости на гидротехническое сооружение.

Каждая из этих сил выражается через физические величины (размерные коэффициенты), характеризующие природу сил и жидкости. Влияние указанных сил проявляется в неодинаковой степени в различных явлениях. Одни явления протекают под преобладающим действием сил тяжести и сопротивления, другие – сил тяжести, со противления и поверхностного натяжения или только сил тяжести и поверхностного натяжения и т.д.

Условия гидродинамического подобия модели и натуры требуют равенства на модели и в натуре отношений всех сил, под действием которых протекает явление.

Для установления условий (критериев) гидродинамического подобия необходимо рассмотреть дифференциальные уравнения движения, описывающие изучаемое явление. Предполагая, что два потока, обтекающие тело, будут гидродинамически подобны, эти потоки должны принадлежать к одному классу уравнений, т.е. описываться однотипными уравнениями.

Формула Дарси-Вейсбаха.

Применяется для определения потерь напора по длине потока в круглой цилиндрической трубе. Уравнение с.39, ч.1

Где - коэффициент Дарси, характеризующий сопротивление по длине трубопровода; величина безразмерная; l – длина трубы; d- внутренний диаметр трубы; Uср – средняя скорость потока.

83.Формула Вейсбаха. Определение потерь напора в местных сопротивлениях производится по формуле Вейсбаха:

Где - коэффициент местного сопротивления, который при расчетах берётся из справочников.(с.39, ч.1)

Понятие о потере напора.

Определение расчетного давления в трубопроводе сводится к определению потерь давления. Потери давления условно разделяют на две категории:

Линейные потери напора – потери на трение. Величина линейных потерь зависит от:

длины трубопровода;

диаметра трубопровода;

скорости движения тепло-холодоносителя;

шероховатости труб;

режима движения тепло-холодонлосителя. (турбулентный или ламинарный).

Режим движения жидкости зависит от ее вязкости, скорости движения и размеров поперечного сечения трубопровода.

Местные потери напора возникают в результате различных местных сопротивлений (тройников, отводов, задвижек, шаровых кранов, вентилей и т.п.). Влияние местных сопротивлений в расчетах учитывается соответствующими коэффициентами.