Сопротивление движению жидкости в трубах при турбулентном режиме.

Сопротивление движению жидкости в трубах при турбулентном режиме.

Сопротивление движению жидкости в трубах при турбулентном режиме. Используя параболический закон распределения скоростей, можно установить закон сопротивления (формула поазуиле), как и в случае ламинарных режимов. Во-первых, рассмотрим гидравлически гладкую трубу. Если вы зададите y = rn из Формулы (6.41), то получите формулу для максимальной скорости Различие (оно-и) 1 u^, называемое дефектом или дефектом! Поэтому безразмерная скорость является только функцией 0.Безразмерное расстояние от стены y! R0 и не зависит от вязкости Из уравнения (6.49) можно оценить зависимость между средним σ и максимумом um velocity. In кроме того, мы будем учитывать это Решая уравнение для локальной скорости(6.49) и вводя это уравнение в последнее уравнение, получаем следующее уравнение: обработав экспериментальные данные, Никудрадзе выяснил, что коэффициент 3,75 следует заменить на 4.03.At в то же время Так, при изменении числа Рейнольдса разница между максимальной и средней скоростями изменяется пропорционально динамической скорости поиска.

То есть в турбулентных потоках, в отличие от ламинарных, отношение средней скорости к максимальной скорости не является постоянным выражением. Людмила Фирмаль

• Если заменить выражение (6.50) на (6.48), то оно будет выглядеть следующим образом: , 75 1Э(З * Б / г)+ 1.47. (6.51 )） Чтобы перейти к коэффициенту сопротивления, рассмотрим формулу (6.24)М0 = 0. 5pg7-0 / g, где гидравлический уклон=(ka2)/(2eO).Следовать М0 / Р = У \ =(А / 8) П2. Это соотношение можно использовать в выражении (6.51), чтобы исключить динамическую скорость s#, введя вместо нее величины^и V. Таким образом, логарифмическая зависимость коэффициента гидравлического трения a получена из логарифмического закона распределения скорости в гладкостенной турбулентности трубы 166.Благодаря этому в данном режиме коэффициент A однозначно определяется числом Ke, что было подтверждено многими экспериментами. То же самое можно сказать и о графике Никурадзе (см. Рисунок 6.12).На рисунке 6.25 также показаны экспериментальные данные различных авторов. Горизонтальная ось показывает значение 1§(Ke / A), а вертикальная ось показывает значение 1 / ul.

• Связь между этими величинами линейна и полностью подтверждает структуру уравнения (6.52).Однако, согласно рекомендациям Никурадзе, для того, чтобы оптимально соответствовать опыту, необходимо немного изменить коэффициент, написав: В литературе это называется уравнением никураксе, которое обозначает гладкое pipe. An важным преимуществом этого выражения является его теоретическая обоснованность, а реальным недостатком является неявное представление а в функции Ke. In чаще используются технические расчеты, другие полуэмпирические или эмпирические зависимости (табл.3). Рассмотрим режим сопротивления 2-го порядка для грубой pipes.

To выведите соответствующее выражение, выполните преобразование, аналогичное предыдущему. предполагая, что y = r0, мы получаем уравнение максимальной скорости из уравнения (6.45). если u * = V Y X / 8 и зона вторичного сопротивления B = 8.5, получим уравнение 1 / / х = 21С (идти / Д)+ 1.74, (6-55)） Значение константы было несколько изменено, чтобы вычисленный результат более точно соответствовал экспериментальным данным. Таким образом, полуэмпирическая теория позволяет установить структуру формулы для коэффициента трения гидравлического х в зонах гладкостенного течения[уравнение (6.53)] и зоне вторичного сопротивления[уравнение (6.55)].Корректировка константы дает хорошо подобранную зависимость от экспериментальных данных.

Помимо приведенных выше формул для определения коэффициента х, различные исследователи получили и другие полуэмпирические или эмпирические формулы, которые очень просты и точны. Людмила Фирмаль

• Поэтому, в частности, А. Д. Альтшул рассматривает турбулентность всей трубы. То есть он не различал вязкий подслой в нем, а приобрел зависимость закона распределения скорости и сопротивления, учитывающую не только турбулентное, но и вязкое напряжение, что справедливо для всех 3 зон турбулентного режима. Приведенная выше формула Прандтля-Никурадзе взята из Формулы Альтшула как частный случай. Виде формулу Альтшуля для коэффициента X является Его преимуществом является универсальность, но Х выражается в неявной форме, поэтому он не очень удобен для практического использования. Используя некоторые допущения, А. Д. Альтшул получил приближенное уравнение, которое дает достаточно точные результаты во всех 3 зонах сопротивления турбулентности.

Если труба достаточно гладкая, А D / 02 68 / Ke, то эта формула Почти соответствует эмпирической формуле брасиуса гладкостенного режима Л = 0.316 / / К1, (6.57)） Если труба шероховатая и число Ke достаточно велико, Oy равно 68 / Ke и использует формулу Шифринсона для вторичной зоны. Понятие средней высоты неровности а недостаточно для учета влияния шероховатой текстуры на течение. Правда, на распределение скорости и сопротивления влияет не только средняя высота выступов, но и форма выступов и их расположение на стенках. Об этом свидетельствуют проведенные эксперименты.

Смотрите также:

Учебник по гидравлике

Возможно эти страницы вам будут полезны:

1. Ламинарное течение в круглых трубах и переход к турбулентному течению.
2. Распределение скоростей при турбулентном течении в трубах.
3. Местные гидравлические сопротивления.
4. Истечение жидкости через отверстия и насадки.