- •3.1 Указания к выполнению лабораторных работ
- •3.2 Содержание отчета
- •Лабораторная работа №1 Методы измерения гидростатического давления
- •1. Основные положения и общие зависимости
- •2. Описание экспериментальной установки
- •3. Порядок проведения опытов
- •3.1 Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2 Определение выигрыша в силе при работе на гидравлическом прессе
- •Основные положения и расчетные зависимости
- •2. Описание установки
- •3. Порядок проведения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3 Относительный покой жидкости
- •1. Основные положения и расчетные зависимости
- •2. Порядок выполнения работы
- •3. Обработка экспериментальных данных
- •Контрольные вопросы
- •Изучение режимов течения жидкости (опыт Рейнольдса)
- •1 .Основные положения и расчетные зависимости
- •2. Описание экспериментальной установки и порядок проведения опыта
- •3. Обработка экспериментальных данных
- •Контрольные вопросы.
- •Исследование уравнения Бернулли
- •Описание экспериментальной установки
- •3. Порядок выполнения работы. Обработка результатов опыта
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №6 Определение коэффициента гидравлического сопротивления по длине трубопровода при напорном движении жидкости
- •Описание экспериментальной установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Обработка экспериментальных данных
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №7 Определение коэффициентов местных сопротивлений
- •1. Основные положения и расчетные зависимости
- •2. Описание экспериментальной установки
- •3. Порядок проведения работы
- •4. Обработка экспериментальных данных
- •Результаты измерений и вычислений
- •Контрольные вопросы
3. Обработка экспериментальных данных
1. Вычисляют угловую скорость вращения жидкости по показанию тахометра:
(3.8)
2. Рассчитывают по (3.3) угловую скорость вращения ωрасч, используя измеренное значение высоты параболоида, равное H = Zri – Z0
3. Определяют относительную погрешность угловой скорости
(3.9)
4. Строят в масштабе эпюру избыточного гидростатического давления для боковой стенки и дна резервуара в случае:
а) абсолютного покоя;
б) относительного покоя.
Для этого используют данные табл. 3.1 и формулы (3.5), ( 3.7.) и (3.7.)*
5. Определяют силы действия жидкости на боковую стенку и дно резервуара в случае абсолютного и относительного покоя.
Контрольные вопросы
1. Какие силы действуют на жидкость в случаях абсолютного и относительного покоя?
2. Какую форму принимают поверхности равного давления в следующих случаях:
а) когда на жидкость из массовых сил действует лишь сила тяжести (случай абсолютного покоя);
б) при вращении жидкости вместе с сосудом вокруг вертикальной оси с постоянной угловой скоростью;
в) при прямолинейном движении сосуда с жидкостью: равномерно, с положительным ускорением, с отрицательным ускорением?
3. Что называется единичной массовой силой?
4. Как определить давление в любой точке жидкости под свободной поверхностью при вращении цилиндра вокруг вертикальной оси?
5. Где в технике применяются закономерности относительного покоя? Какие примеры Вы знаете? Какие параметры можно рассчитать по этим закономерностям?
Лабораторная работа №4
Изучение режимов течения жидкости (опыт Рейнольдса)
Цель работы: Визуально изучить качественную картину движения жидкости при ламинарном и турбулентном режимах; по опытным данным вычислить критическую скорость и критическое число Рейнольдса.
1 .Основные положения и расчетные зависимости
При изучении движения вязкой жидкости различают два режима – ламинарный и турбулентный.
Ламинарным режимом называется слоистое движение жидкости. Силы внутреннего трения или вязкости, возникающие между слоями при ламинарном движении, не дают проявиться пульсации скорости отдельных частиц и их переходу в соседние слои.
Турбулентным называется режим, при котором слоистость движения жидкости нарушена, появляется пульсация скорости, вызывающая перемешивание жидких частиц в потоке.
Характеристикой режимов движения служит безразмерное число Рейнольдса
(4.1)
где V - средняя скорость; d - характерный линейный размер; -коэффициент кинематической вязкости.
Число Рейнольдса Rе, при котором происходит переход ламинарного режима в турбулентный, называется критическим - Rекр.
Ламинарный режим потока будет устойчивым при числах Рейнольлса меньших критического: для круглых труб при Reкрd = 2320; для потоков некруглой формы или открытых ReкрRг = 580.
Экспериментально установлено, что существует два критических числа Рейнольдса: нижнее критические число Рейнольдса - ReкрН и верхнее критическое число Рейнольлса - ReкрВ.
Если число Рейнольдса, подсчитанное по формуле (4.1), окажется меньше значения нижнего критического числа, т.е. Re < ReкрН , то режим будет всегда ламинарным, если же Re > ReкрВ, то режим движения будет всегда турбулентным.
При числах Rе, удовлетворяющих неравенству ReкрН < Re < ReкрВ,
режим может быть либо ламинарным, либо турбулентным, в зависимости от предыстории движения жидкости. Однако при указанных числах Rе ламинарный режим движения неустойчивый, малейшие возмущения, вносимые в ламинарный поток жидкости (например, сотрясение трубы), не затухают и приводят к смене режима на турбулентный.
Потери напора hl по длине трубы при ламинарном движении пропорциональны скорости в первой степени hl = k1V1, где k1 - коэффициент пропорциональности, зависящий от размеров трубы и свойств жидкости.
При развитом турбулентном режиме потери hl пропорциональны квадрату скорости: hl = k1V2. В переходной области сопротивления (от доквадратичной к квадратичной), когда касательные напряжения в потоке от сил вязкости соизмеримы с напряжениями от пульсаций скорости, вызывающей перемешивание, потери напора hl пропорциональны скорости в степени выше первой, но ниже второй.