Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа вищої професійної освіти
В«Рибінська державна авіаційна технологічна академіяВ»
Кафедра Верстати й інструменти
Контрольна робота
з дисципліни: «óдравлікаВ»
Виконав: студентка гр. ГЗТП-07 Кулемкін М.В.
Рибінськ 2009
Завдання 1. Ламінарний пристінний шар при турбулентному плині в трубі
Для турбулентної течії характерно перемішування рідини, пульсації швидкостей і тисків. Якщо за допомогою особливо чутливого приладу-самописця вимірювати пульсації, наприклад, швидкості за часом у фіксованій точці потоку, то отримаємо картину, подібну показаної на рис.1. Швидкість безладно коливається біля деякого усередненого за часом значення ? ЗСР , яке даному випадку залишається постійним.
Характер ліній струму в трубі в даний момент часу відрізняється великою різноманітністю (рис. 2).
В
Рис. 1 Пульсація швидкості в турбулентному потоці. br/>
В
Рис. 2 Характер ліній струму в турбулентному потоці
При турбулентному режимі руху рідини в трубах епюра розподілу швидкостей має вигляд, показаний на рис. 3. У тонкому пристінному шарі товщиною? рідина тече в ламінарному режимі, а інші шари течуть в турбулентному режимі, і називаються турбулентним ядром. Таким чином, строго кажучи, турбулентного руху в чистому вигляді не існує. Воно супроводжується ламінарним рухом у стінок, хоча шар? з ламінарним режимом вельми малий у порівнянні з турбулентним ядром.
В
Рис. 3. Модель турбулентного режиму руху рідини
Основний розрахунковою формулою для втрат напору при турбулентному плині рідини в круглих трубах є вже наводив вище емпірична формула, звана формулою Вейсбаха-Дарсі і має наступний вигляд:
В
Різниця полягає лише в значеннях коефіцієнта гідравлічного тертя?. Цей коефіцієнт залежить від числа Рейнольдса Re і від безрозмірного геометричного фактора - відносної шорсткості?/D (або?/R0, де r0 - радіус труби). p> Вперше найбільш вичерпної роботи з визначення були дані І.І. Нікурадзе, який на основі дослідних даних побудував графік залежності lg (1000?) Від lg Re для ряду значень?/R 0. Досліди Нікурадзе були проведені на трубах з штучно заданою шорсткістю, отриманої шляхом приклеювання піщинок певного розміру на внутрішні стінки трубопроводу. Результати цих досліджень представлені на рис. 4.7, де побудовані криві залежності lg (1000?) Від lg Re для ряду значень?/R0. p> Пряма I відповідає ламінарному режиму руху рідини.
Далі на графіку можна розглядати три області.
Перша область - область малих Re і?/r0, де коефіцієнт? не залежить від шорсткості, а визначається лише числом Re (відзначена на рис.4 прямої II). Це область гідравлічно гладких труб. Якщо число Рейнольдса лежить в діапазоні 4000
В
Для визначення існує також емпірична формула П.К. Конакова, яка застосовна для гідравлічно гладких труб
В
В
Рис. 4 Графік Нікурадзе
У другій області, розташованої між ліній II і пунктирною лінією справа, коефіцієнт? залежить одночасно від двох параметрів - числа Re і відносної шорсткості?/r0, яку можна замінити на? е. Для визначення коефіцієнта? в цій області може служити універсальна формула А.Д. Альтшуля:
В
де? е - еквівалентна абсолютна шорсткість.
Характерні значення? е (у мм) для труб з різних матеріалів наведені нижче:
Стекло0Труби, тягнуті з латуні, свинцю, меді0 ... 0,002 Високоякісні безшовні сталеві труби0, 06 ... 0,2 Сталеві труби0, 1 ... 0,5 Чавунні асфальтовані труби0, 1 ... 0,2 Чавунні труби0, 2 ... 1, 0
Третя область - область більших Re і ?/r 0 , де коефіцієнт ? не залежить від числа Re, а визначається лише відносною шорсткістю (область розташована праворуч від пунктирною лінії). Це область шорстких труб, в якій всі лінії з різними шорсткостями паралельні між собою. Цю область називають областю авто модельності або режимом квадратичного опору, тому що тут гідравлічні втрати пропорційні квадрату швидкості.
Визначення ? для цієї області виробляють за спрощеною формулою Альтшуля:
В
аб...
