Равномерное турбулентное движение жидкости в трубах. Лекция №7

1.

ЛЕКЦИЯ №7
РАВНОМЕРНОЕ
ТУРБУЛЕНТНОЕ ДВИЖЕНИЕ
ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ

2.

ПЛАН ЛЕКЦИИ
1. Особенности турбулентного движения.
Распределение осредненных скоростей
по сечению.
2. Потери напора в трубах. Понятие о
шероховатости стенок. Графики
Никурадзе и Мурина. Гидравлически
гладкие и шероховатые трубы.
3. Формулы для определения
гидравлического коэффициента Дарси и
области их применения.

3.

ТУРБУЛЕНТНОЕ ДВИЖЕНИЕ
ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ
Пульсация скорости в турбулентном
потоке
1
u ud
0
u u u

4.

ТУРБУЛЕНТНОЕ ДВИЖЕНИЕ
ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ
Структура турбулентного
потока
d
л 30
Re

5.

ТУРБУЛЕНТНОЕ ДВИЖЕНИЕ
ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ
Основные параметры турбулентного потока
(du dy ) l (du dy )
2
л (du dy )
т l 2 (d u dy )
2
Касательные напряжения в ламинарном потоке
2
т (d u dy )
l 2 (du dy )
Касательные напряжения в турбулентном потоке
Коэффициент турбулентной (виртуальной) вязкости
u ду
u
5,5 5,75 lg
uд
Логарифмическая
формула
распределения скоростей при
турбулентном режиме течения
жидкости

6.

ТУРБУЛЕНТНОЕ ДВИЖЕНИЕ
ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ
Распределение скоростей по сечению круглой трубы
Турбулентный поток – 1
Ламинарный поток – 2

7.

ТУРБУЛЕНТНОЕ ДВИЖЕНИЕ
ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ
Понятие о гидравлической шероховатости
э
а
Абсолютная шероховатость
Эквивалентная шероховатость
d
Относительная шероховатость
d
Относительная гладкость
b
с
Виды шероховатости: а – неравномерная;
b – равномерная; с – волнистая
f (d, w, , , )
f (Re, )
d

8.

ТУРБУЛЕНТНОЕ ДВИЖЕНИЕ
ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ
л
л
Гидравлически гладкая труба
л
Гидравлически шероховатая труба
л

9.

ТУРБУЛЕНТНОЕ ДВИЖЕНИЕ
ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ
Функциональные зависимости для определения
коэффициента гидравлического сопротивления
I зона
64 Re
II зона
f (1 Re
III зона
f (1 Re
IY зона
f (1 Re
Y зона
f (1 Re
Ламинарный
жидкости
0 , 25
0 , 25
движения
)
Переходная зона от ламинарного движения
жидкости к турбулентному движению с
гидравлически гладкими трубами
)
Турбулентный
режим,
зона
гидравлически гладких труб
, d)
Турбулентный режим,
переходная зона л
0 , 25 1
0 , 25
режим
)
Турбулентный
режим,
зона
гидравлически шероховатых труб

10.

ТУРБУЛЕТНОЕ ДВИЖЕНИЕ
ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ
График Никурадзе

11.

ТУРБУЛЕТНОЕ ДВИЖЕНИЕ
ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ
I зона
Ламинарный режим
движения жидкости
0 Re 2000
64 Re

12.

ТУРБУЛЕТНОЕ ДВИЖЕНИЕ
ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ
II зона
Переход от ламинарного движения
жидкости к турбулентному движению с
гидравлически гладкими трубами
2000 Re 4000
2,7 Re
0 , 53

13.

ТУРБУЛЕТНОЕ ДВИЖЕНИЕ
ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ
III зона
Турбулентный режим,
гидравлически гладкие трубы
d
4000 Re (10 20)
0,31 64 Re
0 , 25
1
2
(1,8 lg Re 1,52)

14.

ТУРБУЛЕТНОЕ ДВИЖЕНИЕ
ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ
IY зона
Турбулентный режим, переход от
гидравлически гладких труб к
гидравлически шероховатым трубам
d
d
(10 20) Re (500 560)
68 0, 25
0,11(
)
Re d

15.

ТУРБУЛЕТНОЕ ДВИЖЕНИЕ
ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ
Y зона
Турбулентный режим, гидравлически
шероховатые трубы
d
Re (500 560)
0, 25
0,11( )
d

16.

ТУРБУЛЕТНОЕ ДВИЖЕНИЕ
ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ
Потери напора на трение в трубах при
турбулентном режиме. Формула Шези
l w2
l w2
hl
d 4R h l
d 2g
4R 2g
8g h l
w
R
l
8g
c
hl
I
l
w c RI
1 y
с R
n
0,1 R 1 y 1,5 n
1 R 3 y 1,3 n