1. Турбулентный режим течения. Основные св-ва потока

21. Графики Нмкурадзе
И. И. Никурадзе испытал на сопротивление ряд труб с искусст­венно созданной шероховатостью на их внутренней поверхности. Шероховатость была получена путем приклейки песчинок определен­ного размера, полученного просеиванием песка через специальные сита. Тем самым была получена равномерно распределенная зерни­стая шероховатость.
П ервая область — область малых Rе и /г₀, где коэффициент _т от шероховатости не зависит, а определяется лишь числом Rе; это область гидравлически гладких труб. Она не имеет места для макси­мальных значений шероховатости в опытах И. И. Никурадзе.
Во второй области коэффициент _т зависит одновременно от двух параметров — числа Rе и относительной шероховатости.
Третья область — область больших Rе и /г₀, где коэффици­ент _т не зависит от Rе, а определяется лишь относительной шерохо­ватостью. Эту область называют областью автомоделыюсти или режимом квадратичного сопротивления, так как независимость коэф­фициента _т от Ве означает, что потеря напора пропорциональна скорости во второй степени
Чтобы лучше уяснить эти особенности сопротивления шерохова­тых труб, необходимо учесть наличие ламинарного слоя
Как указывалось выше, при увеличении Ве толщина ламинар­ного слоя _л уменьшается, поэтому для турбулентного потока при малых Rе толщина ламинарного слоя больше высоты бугорков шеро­ховатости, последние находятся внутри ламинарного слоя, обтекаются плавно (безотрывно) и на сопротивление не влияют. По мере увели­чения Rе толщина _л уменьшается, бугорки шероховатости начи­нают выступать за пределы слоя и влиять на сопротивление. При больших Rе толщина ламинарного слоя становится весьма малой, а бугорки шероховатости обтекаются турбулентным потоком с вихре-образованиями за каждым бугорком; этим и объясняется квадратич­ный закон сопротивления, характерный для данной области.
График И. И. Никурадзе позволяет построить примерную зависи­мость от Ве допустимой шероховатости, т. е. такого максимального значения, при котором шероховатость трубы еще не влияет на ее сопротивление. Для этого следует взять те точки на графике (см. рис.), в которых кривые для шероховатых труб начинают откло­няться от прямой В для гладких труб. Очевидно, что с увеличением Rе значение допустимой шероховатости уменьшается.