1. Турбулентный режим течения. Основные св-ва потока

Трубулентный режим движения жидкости в трубах

ПЛАН:

1.Турбулентный режим течения. 2.Основные св-ва потока. 3.Структура потока для турбулентного течения харак­терно перемешивание жидкости, пульсации скоростей и давлений. Если с помощью особо чувствительного прибора-самописца измернть и записать пульсации, например, скорости по времени в фик­сированной точке потока, то получим картину, подобную показан­ной на рис. 1.54. Скорость беспорядочно колеблется около неко­торого осреднепного у0ср ^п0, времени значения, которое в данном случае остается постоянным! Траектории частиц, проходящих через данную неподвижную точку пространства в разные моменты времени, представляют собой кривые линии различной формы, несмотря на прямолинейность трубы. Характер линий тока в трубе в данный момент времени также отличается большим разнообразием (рис. 1.55). Таким образом^ Рнс. 1.54. Пульсация скорости в тур- Рис. 1.55. Характер линий тока в булентном потоке турбулентном потоке строго говоря, турбулентное течение всегда является неустановив­шимся, так как значения скоростей и давлений, а также траекто­рии частиц, изменяются по времени. Однако его можно рассматри­вать как установившееся течение при условии, что осредненпые по времени значения скоростей и давлений, а также полный расход потока пе изменяются со временем. Такое течение встречается на практике достаточно часто. 18. Особенности турбулентного движения жидкости. Пульсация скоростей и давлений. Касательное напряжение в турбулентоном потке. Распределение скоростей при турбулентном течении более равномерное, а нарастание скорости у стенки более крутое, чем при ламинарном течении, для которого характерен параболи­ческий закон распределения скоростей. В связи с этим коэффициент Кориолиса а, учитывающий нерав­номерность распределения скоростей в уравнении Бернулли, при турбулентном течении значительно меньше, нежели при ламинарном. В отличие от ламинарного течения, где а не зави­сит от Rе и равен 2, здесь коэффициент а является функцией Rе и уменьшается с увеличением последнего от 1,13 при Rе ==Rекр до 1,025 при Rе = 3-10^6. Как видно из графика, приведенного на рис. 1.57 *, кривая а при возрастании числа Ке приближается к единице, поэтому в большинстве случаев при тур­булентном течении можно принимать а = 1. Так как при турбулентном течении отсутствует слоистость по­тока и происходит перемешивание жидкости, закон трения Ньютона в этом случае выражает лишь малую часть полного касательного напряжения. Благодаря перемешиванию жидкости и непрерывному переносу количества движения в поперечном направлении каса­тельное напряжение т0 на стенке трубы в турбулентном потоке зна­чительно больше, чем в ламинарном, при тех же значениях числа Rе и динамического давления V^2/2, подсчитанных по средней скорости потока.