4.3. Контрольные вопросы

1. Дайте определение ламинарного и турбулентного режимов движения.

2. От каких факторов зависит режим течения жидкости?

3. Как определяется критерий Рейнольдса?

4. Что такое «критическое число Рейнольдса», какова его величина?

5. Что такое «критическая скорость»?

6. Объясните понятия верхней и нижней критических скоростей.

7. Какова размерность числа Рейнольдса?

8. Что называется вязкостью жидкости?

9. Как связаны динамическая и кинематическая вязкости, каковы их размерности?

10. Напишите уравнения гипотезы Ньютона и поясните значение его членов.

11. Что такое «неньютоновская жидкость»? Приведите примеры таких жидкостей, используемых в строительстве.

12. Напишите формулу Бингама- Шведова и поясните значение её членов.

13. Нарисуйте эпюры скоростей ламинарного и турбулентного течений, а также эпюру напряжения трения при ламинарном движении в трубе.

14. От какихфакторов зависит вязкость жидкостей? Расположите их в порядке важности.

15. Как меняется динамическая вязкость жидкости при нагреве?

16. Как меняется кинематическая вязкость жидкости при нагреве?

17. Как меняяется кинематическая вяязкость газа при нагреве?

18. Как изменится критическая скорость жидккости в трубе при увеличении диаметра трубы вдвое?

19. Как изменится критическое число Рейнольдса жидкости, текущей в трубе, при увеличении диаметра трубы вдвое?

20. Каков физический смысл критерия Рейнольдса?

21. Какова связь средней и максимальной скоростей частиц в трубе при ламинарном и турбулентном движении?

22. Что такое «ядро потока»?

23. Что такое «пограничный слой»?

24. Какова структура пограничного слоя и отчего зависит его толщина?

25. Как опроеделить число Рейнольдса для каналов некруглого сечения?

26. В какой из жидкостей разной вязкости, текущей по трубам одного диаметра будет больше критическая скорость?

27. Какая форма поперечного сечения трубы с постоянной площадью имеет максимальный гидравлический радиус?

Работа 5. Иллюстрация уравнения бернулли

Цель работы. Опытное подтверждение уравнения Д. Бернулли, т.е. понижения механической энергии по тече­нию и перехода потенциальной энергии в кинетическую и об­ратно (связи давления со скоростью).

5.1. Общие сведения

Уравнение Д. Бернулли выражает закон сохранения энергии и для двух сечений потока реальной жидкости записывается так:

,

где: р - давление;

V - средняя скорость потока в сечении;

-плотность жидкости;

g - ускорение свободного падения;

h_w -суммарные потери напора на преодоление гидравлических сил трения между

сечениями 1-1 и 2-2;

индексы «1» и «2» указы­вают номер сечения, к которому относится величина.

Слагаемые уравнения выражают энергии, приходящиеся на единицу веса (силы тяжести) жидкости, которые в гидрав­лике принято называть напорами: z – нивелировочный напор (удельная потенциальная энергия положения), р/ -пьезометрическая высота (удельная потенциальная энергия давления), z+p/ - пьезометриче­ский напор (удельная потенциальная энергия), V²/2g- скоростной напор (удельная кинетическая энергия), z + p/ g + V²/2g = H - полный напор (удельная механическая энергия жидкости), h_w - потери напора (механической энергии за счет ее преобразования в те­пловую энергию). Такие энергии измеряются в единицах дли­ны, т.к. Дж/Н = Н.и/Н = м.

Из уравнения следует, что в случае отсутствия потерь напора (жидкость идеальная), механическая энергия неизменна вдоль потока и поэтому из­менение одного вида энергии приводит к противоположному по знаку изменению другого. Таков энергетический смысл уравнения Бернулли. Например, при расширении потока ско­рость V и, следовательно, кинетическая энергия V²/(2g) уменьшаются, что вызывает уве­личение потенциальной энергии давления р/ g. Другими словами, по­нижение скорости потока V но течению приводит к возраста­нию давления р, и наоборот.