Як виражається основне рівняння гідростатики?

Що називають гідростатичним тиском?

Сформулюйте основні властивості тиску.

Що називають п’єзометричним напором?

Який існує зв’язок між напором рідини і тиском?

Чим відрізняється диференціальний манометр від п’єзометра?

Що називається надлишковим тиском?

За допомогою яких приладів можна визначити густину рідини?

3.6.9 Що буде відбуватись з густиною рідини при збільшенні тиску?

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4
Дослідження режимів течії рідини

Мета роботи

Вивчення характеру течії рідини при ламінарному і турбулентному режимах. Визначення за результатами дослідів числа Рейнольдса і відповідності критичного його значення характеру течії.

Основні положення

Існують два режими течії рідини – ламінарний і турбулентний.

Ламінарним вважається режим, при якому частинки рідини в потоці рухаються прямолінійно або по траєкторіях, що плавно змінюються.

Турбулентний є режим, при якому лінійність течії рідини порушується, з’являється пульсація швидкостей (зміна вектора швидкості частинки в часі), яка викликає більш або менш інтенсивне перемішування частинок в потоці, їх хаотичний рух.

Характеристикою режимів течії служить безрозмірне число Рейнольдса

, (4.1)

де u – середня швидкість потоку; l – лінійна характеристика потоку; n – кінематичний коефіцієнт в’язкості.

Для труб число Рейнольдса

,

де d – внутрішній діаметр.

Середнє значення критичного числа Рейнольдса 2320 відповідає переходу ламінарного режиму течії рідини в трубах в турбулентний. Ламінарний режим буде усталеним при Re < Re_кр.

Турбулентний режим усталений при числах Рейнольдса більших Re_кр.

Опис установки

 

Рисунок 4.1 – Схема установки

Установка для візуального спостереження режиму течії світлих рідин (Рисунок 4.1) складається із прямокутного відкритого резервуара 1, підвідного трубопроводу 2, зливного трубопроводу, який забезпечує сталий рівень рідини в напірному резервуарі. З напірного резервуара рідина поступає в скляну трубку 4, а при відкритті вентиля 3 ‑ мензурку 5 і зливну лінію. Витрата рідини регулюється вентилем 3. Над напірним резервуаром закріплена посудина 6 з тонкою скляною трубочкою 8, відкритий кінець якої загнутий під кутом 90° і встановлений по осі трубки 4. В посудину наливається розчин анілінової фарби або чорнила. Кран 7 служить для регулювання подачі фарби.

Хід виконання досліду

Заповнити резервуар 1 водою і встановити сталий рівень.

Плавним відкриттям вентиля 3 встановити мінімально можливий режим течії рідини в скляній трубці.

Повільним відкриттям вентиля 7 відрегулювати доступ фарби в потік води.

Колиструминку фарбибуде виразно видно в потоці (ламінарний режим), секундоміром вимірюютьчас заповнення певної кількості рідини в мензурці 5.

Термометром вимірюється температура води в напірному резервуарі.

4.4.6 Регулюючи швидкість витікання води вентилем 3, аналогічні вимірювання проводяться для 5-7 режимів. Результати вимірів заносять в журнал роботи (таблиця 4.1), де фіксують також характер зафарбованої струминки (лінійна, хвилеподібна, розрив хвилі, хаотичний рух частин).

Таблиця 4.2 – Результати вимірювань і обчислень

№	Об’єм рідини V, см ^3	Час витікання t, с	Витрата рідини Q, см ^3 /с	Температура води t, °C	Кінематична в’язкість v, см ^2/ с	Швидкість витікання u, см/с	Число Рейнольдса Re	Характер течії	Режим руху

Обробка результатіввимірювань

Визначаємо витрату рідини

, (4.2)

де V – об'єм рідини в мензурці; t – час заповнення даного об'єму.

Користуючись формулою витрати

, (4.3)

вичислимо середню швидкість руху рідини

. (4.4)

Тут d – внутрішній діаметр скляної труби (36 мм).

За виміряною температурою водивизначається кінематичний коефіцієнт в'язкості за формулою Пуазейля

.(4.5)

Тут - кінематичний коефіцієнт в’язкості, cм²/с;

t - температура води,

Шляхом порівняння даних візуального спостереження (якісної характеристики потоку в трубці) і значень числа Рейнольдса робляться відповідні висновки про режими течії рідини.

4.6 Контрольні запитання

Які параметри потоку рідини впливають на режим її течії?

В яких випадках спостерігається ламінарна течія рідини?