Потери энергии в канале постоянного сечения (трубе) для капельных и сжимаемых жидкостей. Основные виды местных сопротивлений – конфузор и внезапное сжатие, диффузор и внезапное расширение.

Местные сопротивления: на трение в результате действия давления, суммарные потери , где , , коэффициент местного сопротивления, среднемассовая скорость.

Потери на конфузоре: обусловлены вихреобразованием при входе в трубу меньшего диаметра, эмпирическая формула: .

Потери на диффузоре: потери на удар, так как скорость жидкости падает на малом расстоянии, соударяясь с медленно текущей: .

 

50. Переход ламинарного режима течения в турбулентный, структура турбулентного пограничного слоя и закон распределения скоростей по его толщине (см. также ЛР), отрыв пограничного слоя. Расчет коэффициента Дарси для ламинарного режима, турбулентного режима с различной степенью проявления шероховатости (неравенства Сабанеева). Характеристика сети.

Режим течения зависит от многих факторов, главным из которых является соотношение между силами инерции и силами вязкости, характеризуемое числом Рейнольдса. При низких его значениях ламинарное течение остается устойчивым, и все возмущения, вносимые внешним потоком или обтекаемой поверхностью, быстро затухают. Вязкость играет стабилизирующую роль.

С приближением к критическому значению наблюдается нарушение ламинарного режима, в нем образуются турбулентные пятна, в которых происходит поперечный перенос массы. Они распределены неравномерно по пограничному слою. При увеличении растет число этих пятен и частота их следования, пока течение не приобретает гомогенную структуру.

Турбулентное течение состоит из вихревых образований различных размеров и интенсивности, которые придают сечению нестационарный характер с пульсациями скорости в широком диапазоне. Крупные вихри порождают низкочастотную пульсацию, а мелкие – высокочастотную.

Влияние вязкости в турбулентном течении мало, и его можно представить как сложное движение идеальной жидкости. Кажущееся трение – воздействие в потоке добавочных сил, возникающих из-за поперечного переноса вещества. Оно увеличивает сопротивление каналов при переходе к турбулентному течению.

Процесс перехода: в начале локальные значения малы и сохраняется ламинарный режим. Затем на верхней границе возникают бегущие волны и появляются турбулентные пятна. При процесс перехода завершается.

Диапазон , в котором происходит переход, зависит от степени возмущенности потока за пределами пограничного слоя, значение градиента давления, степень шероховатости обтекаемой поверхности.

Коэффициент Дарси – характеризует потери при течении несжимаемой жидкости.

длина трубы, диаметр, коэффициент потерь на трение по длине. Для ламинарного режима ; для турбулентного .

Влияние шероховатости на положение переходной зоны происходит только при больших значениях шероховатости. Если относительная шероховатость не превышает , то при расчете ее не учитывают.

 

Уравнение Гюгонио и анализ геометрического воздействия. Связь сжимаемости со скоростью потока, вывод и анализ. Другие уравнения и формулы, подтверждающие или повторяющие анализ уравнения Гюгонио.

Уравнение Гюгонио.

Рассмотрим ускорение и торможение газовых потоков за счет расширения и сужения каналов при отсутствии других воздействий: . По уравнению Бернулли ускорение всегда сопровождается изменением давления. При этом происходит взаимопревращение кинетической и потенциальной энергий при неизменной полной энтальпии: . Равнодействующая сил давления является единственной силой, изменяющей скорость газа: уравнение Г. показывает, что дозвуковой поток ускоряется в сужающемся канале и тормозится в расширяющемся, а сверхзвуковой наоборот.

 

Кинематика движения жидкой частицы. Виды движения. Вихревое и потенциальное движение, условия незавихренности, потенциал скорости. Основные понятия. Уравнения, описывающие вихревое течение.

Потенциальное течение – движение, при котором отсутствует движение частиц среды относительно собственных осей ( ).

Вихревое течение – если ротор скорости или циркуляция скорости по любому замкнутому контуру отлична от нуля, то частицы вращаются вокруг собственных осей.

Потенциал скорости – функция, частные производные которой соответствуют компонентам скорости: и т.д.