4-5-Rejimy-Soprotivleniya

Физическая природа гидравлических сопротивлений

Сопротивления по длине, обусловленные силами трения

	Сила трения	Энергия тратится на работу по
		преодолению силы трения и
	Эпюра
		на вихреобразование при
	скоростей
		обтекании микронеровностей
		стенки турбулентным потоком

Местные сопротивления

кран	поворот
вихри

Энергия тратится на работу по преодолению силы инерции при деформации потока и на вихреобразование

Потери по длине. Формула Дарси-Вейсбаха

	h		l	V2			Формула Дарси-Вейсбаха
							для трубы постоянного
	дл		d		2g
							сечения

-

от режима течения и состояния

поверхности трубопровода

l, d

V – средняя скорость движения

Местные потери. Формула Вейсбаха

	V2	Потери напора
	hм
	2g
	pм ghм	V 2	Потери давления
		2
	(кси)	ζ (дзета)	hм
		его	V2 / 2g

вида, размера и конструктивного выполнения.

V – средняя скорость потока перед препятствием.

Иначе - обязательно оговаривается.

Определение коэффициентов местных сопротивлений

h V		2	Формула Вейсбаха
м	2g

кроме случаев:

•внезапное расширение потока;

•внезапное сужение;

•диффузор и конфузор (плавное расширение/сужение);

•резкий и плавный поворот русла (колено/отвод).

Во всех случаях - только для турбулентного режима течения.

Коэффициент сопротивления при внезапном расширении потока

на

вихреобразование,

непрерывного

движения жидких масс.

Рассмотрим два сечения

Допущения:

= 1

= 0

Уравнение Бернулли для

сечений 1-1 и 2-2:

p

V2

p

V2

1

1

2

2

h

;

g

2g

g

2g

расш

Из теоремы об изменении количества движения

( p1 p2 )S2 Q (V2 V1 ).

				S	g
Учитывая, что	Q V S	2	и разделив на			,
	2			2

получаем:

		p p V																		V2						V2					2VV V2			V2
	1					2					2		(V V )								2						2				1 2		1		1
				g							g			2		1					2g						2g				2g		2g		2g
				p V2									p V2							(V V )2
				1		1						2				2				1				2
				g		2g						g				2g						2g
								(V V )2													V2
										1				2								1				- теоремаБорда (1766)
			hрасш								2g						расш 2g

Теорема Борда - потеря напора при внезапном расширении русла равна скоростному напору, определенному по разности скоростей

Из уравнения неразрывности V1S1 V2S2 и

2

2

2

2

hрасш

1

S1

V1

V1

и расш

1

S1

расш

S2

2g

2g

S2

Частный случай:

S2 (расширение из трубы в бассейн)

		V2
	h		1	;	и		1	- полная потеря напора
	расш		2g			расш

Коэффициент сопротивления при плавном расширении русла (диффузор)

В диффузоре, как и при внезапном расширении русла, происходит отрыв основного потока от стенки и

вихреобразование. Интенсивность этих явлений возрастает с увеличением угла расширения диффузора α.

Кроме того, в диффузоре имеются и обычные потери на

Полную потерю напора в диффузоре рассматривают как

сумму двух слагаемых:

hдиф hтр hрасш

тр расш

1 V

h

1

2

n = S2/S1 = ( r2/r1 ) 2

т

1

степень расширения

тр

8 sin( / 2)

n2

2g

диффузора;

2

2

k - коэффициент

h расш

1

S 1

k

V 1

смягчения (отн. уступа).

S 2

2 g

При = 5…20° k = sin .