Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Изучение режимов движения жидкости в цилиндрической трубе




Строительный институт

Кафедра гидравлики

 

ИЗУЧЕНИЕ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ТРУБЕ

 

Методические указания к лабораторной работе № 3 по курсу «ГИДРАВЛИКА»

 

 

Екатеринбург

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Изучение режимов движения жидкости в цилиндрической трубе

Основные положения

Существуют два режима движения жидкости - ламинарный и турбу­лентный. Для наблюдения режимов движения используется стеклянная трубка, на входе в которую в поток жидкости вводится краска. При ламинарном движении подкрашенная струйка жидкости движется прямо­линейно, практически не перемешиваясь с остальной жидкостью. При турбулентном режиме движения траектории частиц жидкости быстро из­меняются во времени случайным образом. Подкрашенная струйка размы­вается.

Переход ламинарного режима течения в турбулентный объясняет­ся потерей устойчивости ламинарного потока. Случайные возмущения параметров ламинарного потока (скорости и др.), вызванные различ­ными причинами, затухают за счет действия сил трения (вязкости). С ростом скорости течения увеличиваются силы инерции, случайно воз­никшие возмущения не затухают, ламинарный режим становится неустой­чивым и переходит в турбулентный определения режима движения необходимо найти число Рейнольдса

(1)

v - средняя скорость движения жидкости, d - диаметр трубы, ν - кинематический коэффициент вязкости.

Существует некоторое критическое значение числа Рейнольдса . Если Re < , то ламинарный режим устойчивый. Если Re> , то ламинарный режим переходит в турбулентный. Значение сильно зависит от величины и характера возмущений, вносимых поток, например: вибраций, неплавности входа в трубу и др. Шероховатость стенок трубы на величину не влияет.

Практически переход от ламинарного движения к турбулентному осуществляется в некотором диапазоне изменения от нижнего

критического значения до верхнего . Обычно в круг­лых трубах = 2000-2300, ≈ 4000. Создавая специаль­ные условия для предотвращения случайных возмущений, значение можно довести до 50000.

Переход от ламинарного к турбулентному движению жидкости приводит к перестройке профиля скорости. При ламинарном режиме в цилиндрической трубе профиль скорости представляет собой пара­болу. При этом отношение скорости в рассматриваемой точке U максимальной :

(2)

где, у - расстояние от стенки трубы до точки, в которой изме­рена скорость U. (рис. I).

При турбулентном режиме течения в цилиндрической трубе про­
филь скорости теоретически описывается универсальной логарифми­ческой зависимостью (рис.2).

(3)

аде А, В - некоторые постоянные; динамическая ско­рбеть, которая связана со средней скоростью движения жидкости в трубе и коэффициентом гидравлического сопротивления трения λ соотношением

(4)

Для гидравлических гладких труб λ можно определить во формуле Блазиуса

(5)

 

В инженерной практике профиль скорости при турбулентном
режиме движения жидкости в трубе приблизительно описывается сте­пенной зависимостью

где n - коэффициент, зависящий от числа Re.

Зная закон распределения скорости в поперечном сечении трубы, можно рассчитать расход жидкости Q.. С использованием соотноше­ния (6)

(7)

где - площадь живого сечения потока,

 

В данной лабораторной работе коэффициенты А, В в фор­муле (3) и n в формуле (6) определяются расчетом на основании экспериментально устанавливаемой зависимости U от y.

Расчеты проводятся методом наименьших квадратов на ЭBМ. Этот метод обработки опытных данных предназначен для подбора за­висимостей, описыващих результаты эксперимента (в нашем случае зависимости U. от y). Параметры зависимостей (A и В для формулы (3) и n. для формулы (6)) рассчитываются по особым фор­мулам таким образом, чтобы графики этих зависимостей проходили максимально близко к экспериментальным точкам. Теория вероятностей показывает, что наилучшим будет такой график, для которого сумма квадратов расстояний по вертикали от экспериментальных то­чек до него минимальная,

Цель работы

лабораторная работа состоит из двух частей.

Часть I - определение круглой цилиндрической стеклянной

трубе.

Часть II - измерение профиля скорости при турбулентном режиме движения в этой трубе и определение коэффициентов А, B в формуле (3) и n. в формуле (6).

Работа выполняется либо в полном объеме (части I, II, либо в рамках части I. Объем работы определяется преподавателем.

Поделиться:





Читайте также:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...