41. Законы сопротивления при турбулентном течении по трубам.

При турбулентном движении частицы жидкости движутся по хаотическим траекториям, в т.ч. и поперек основного слоя. При этом происходит интенсивное перемешивание объемов жидкости.

Потерями напора по длине h – наз. Часть удельной энергии потока жидкости, кот. затрачивается на преодоление сил трения, возникающих в основном в зоне контакта боковой поверхности с твердыми стенками сосуда. Для определения потерей напора используется ф-ла Дарси-Вейсбаха:

где -коэф. Дарси, l и d-длинна и диаметр трубопровода, v-средняя скорость потока, g-ускорение свободного падения.

При турбулентном режиме, h может меняться в зависимости от диаметра трубы, скорости движения, вязкости жидкости и шероховатости стенок.

В турбулентном режиме в зависимости от размеров ламинарного слоя и высоты выступов абсолютной шероховатости различают трубы: гидравлически гладкие и гидравлически шероховатые.

Зона гладкостенного сопротивления:

- ф-ла Блазиуса.

Переходная от гладкостенного сопротивления к квадратичному:

-з-н А.Д.Альтшуля

Зона квадратичного сопротивления или зона гидравлически шероховатых труб:

– ф-ла Шифринсона

37. Ламинарное и турбулентное течения, их характеристики и условия существования. Понятие о критическом значении числа Рейнольдса (Reкр) для течения в трубе.

Установка О. Рейнольдса представляет резервуар из которого по стеклянной трубе диаметром d вытекает вода, среднюю скорость υ которой можно было регулировать. В эту трубу из сосуда А по трубке малого диаметра подается краска. В результате опытов было установлено:1)при υ <υ_к краска, перемещаясь с водой, двигается или тонкой струйкой или отдельными слоями. Такое движение было названо ламинарным;2)при υ >υ_к краска равномерно распределяется по всему объему жидкости. Движение частиц жидкости в этом случае носит неустановившийся характер и называется турбулентным.Скорость υ_к, при которой в данной трубе происходила смена режимов движения, была названа критической.О. Рейнольдс установил, что в трубах различного диаметра для жидкостей с различной вязкостью смена режимов осуществляется при одном и том же значении безразмерного комплекса критерия Рейнольдса Re определяемого по формуле:

, где d – диаметр трубопровода;

 – кинематический коэффициент вязкости жидкости.Скорость, при которой происходит переход турбулентного режима в ламинарный, называется нижней критической скоростью . при переходе ламинарного режима движения в турбулентный режим, она называется верхней критической скоростьюυв.кр, .Коэффициент пропорциональности k . При преобладании сил вязкости – режим ламинарный, при преобладании сил инерции – режим турбулентный.

Для каждого вида течения существует критическое число Рейнольдса, Re_cr, которое, как принято считать, определяет переход от ламинарного течения к турбулентному. При Re < Re_cr течение происходит в ламинарном режиме, при Re > Re_cr возможно возникновение турбулентности. Критическое значение числа Рейнольдса зависит от конкретного вида течения (течение в круглой трубе, обтекание шара и т. п.).