Гидрогазодинамика. Потери напора на местных гидравлических сопротивлениях. Лекция 3

ПЕРЕЧЕНЬ ЛЕКЦИЙ
Лекция 1. Введение. Общие сведения о жидкости. Жидкость как физическое тело. Основные физические свойства жидкостей. Неньютоновские жидкости. Основы гидростатики. Силы, действующие в жидкости. Свойства гидростатического давления. Основное уравнение гидростатики.
Лекция 2. Дифференциальное уравнение равнове­сия жидкости. Сообщающиеся сосуды. Сила давления жидкости на плоскую поверхность, погружённую в жид­кость. Сила давления на криволинейную поверхность, погружённую в жидкость. Равновесие твёрдого тела в жидкости. Уравнение неразрывности жидкости. Система дифференциальных уравнений Навье – Стокса. Гидравлические сопротивления.
Лекция 3. Потери напора на местных гидравлических сопротивлениях. Потери напора по длине. Режимы движения жидкости. Истечение жидкости из отверстий и насадков. Классификация трубопроводов.

ПОТЕРИ НАПОРА НА МЕСТНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ
Внезапное расширение русла.
Таким образом, можно сказать, что потеря напора при внезапном расширении потока равна скоростному напору, соответствующему потерянной скорости.

ПОТЕРИ НАПОРА НА МЕСТНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ
Плавное расширение русла (диффузор).
- поправочный коэффициент, зависящий от условий рас­ширения потока в диффузоре.

ПОТЕРИ НАПОРА НА МЕСТНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ
Внезапное сужение канала.
Коэффициент потерь напора при гидравлическом сопротивлении внезапного сужения потока можно оп­ределить по эмпирической зависимости, предложенной И.Е. Идельчиком:

ПОТЕРИ НАПОРА НА МЕСТНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ
Плавное сужение канала (конфузор)
Нормальный вход в трубу.

ПОТЕРИ НАПОРА НА МЕСТНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ
Выход из трубы в покоящуюся жидкость.
Внезапный поворот канала.
Плавный поворот канала

ПОТЕРИ НАПОРА НА МЕСТНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ
Задвижки.
Краны.
Обратные клапаны и фильтры.

ПОТЕРИ НАПОРА ПО ДЛИНЕ
Параметр Δ.
Параметр у.
Параметр μ.
число Фруда Fr.
число Рейнольдса, Re

ПОТЕРИ НАПОРА ПО ДЛИНЕ
коэффициент сопротивления трения по длине или коэффициентом Дарси

ПОТЕРИ НАПОРА ПО ДЛИНЕ
Коэффициент потерь напора по длине будет равен:
Запишем формулу Дарси-Вейсбаха в виде:
Гидравлический уклон
коэффициент Шези
Тогда коэффициент трения (коэффициент Дарси):

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ
число Рейнольдса
Число Рейнольдса оказалось безраз­мерной величиной, представлявшей собой отношение сил инерции к силам вязкостного трения. Была установлена и критическая величина числа Рей­нольдса, при котором происходила смена режима движения жидкости ReKp, она оказалась равной 2320.

РЕЖИМ ТЕЧЕНИЯ
Режим движения жидкости, при котором наблюдалось плавное, слоистое движение жидкости был назван ламинар­ным (слоистым) режимом движения жидкости. Режим движе­ния жидкости сопровождавшийся хаотическим движением частиц жидкости в потоке был назван турбулентным
k = tg45° = 1

ЛАМИНАРНОЕ ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ
Касательные напряжения.
Распределение скоростей в ламинарном потоке.

ЛАМИНАРНОЕ ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ
Средняя скорость движения жидкости в ламинарном потоке.
Потери напора в ламинарном потоке жидкости.
формула Пуазейля

ТУРБУЛЕНТНОЕ ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ
Структура турбулентного потока.

ГИДРАВЛИЧЕСКИ ГЛАДКИЕ И ШЕРОХОВАТЫЕ ТРУБЫ
Касательные напряжения в турбулентном потоке.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТЕЙ ПО СЕЧЕНИЮ ТУРБУЛЕНТНОГО ПОТОКА.
Потери напора на трение в турбулентном потоке жидкости.
формула Блазиуса

ГРАФИК НИКУРАДЗЕ
I ламинарное течение жидкости (прямая А),
II турбулентное течение жидкости в гидравлически гладких трубах (прямая В),
III переходная область течения жидкости,
IV квадратичная область течения жидкости,

КАВИТАЦИОННЫЕ РЕЖИМЫ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ
Процесс образования пузырьков пара в жидкости носит название паровой кавита­ции, образование пузырьков газа вызывает газовую кавитацию.

ИСТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ИЗ ОТВЕРСТИЙ И НАСАДКОВ
Отверстие в тонкой стенке
Истечение жидкости из отверстия в тонкой стенке при установившемся движении (жидкости).

ИСТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ИЗ ОТВЕРСТИЙ И НАСАДКОВ
Истечение жидкости через затопленное отверстие.