- •Осн.Свойства и мех. Хар-ки жидкостей.
- •Абсол, избыт, атмосф давл и вакуум. Ед.Изм.
- •Приборы для опр давл и скорости течен жид.
- •Гидростат.Давл и его свойства.
- •Основное уравнение гидростатики.
- •9. Сила давл жидкости на плоскую стенку.
- •10. Давление жидкости на цилиндрическую поверхность.
- •Закона Паскаля и его применение
- •18. Энерг смысл ур-я Бернулли
- •19. Осн виды течения жидкости. Число Рейнольдса.
- •21. Кавитация
- •23. Распр. Скор при лам и торб режимах.
- •12. Уравнение неразрывности элементарной струйки идеальной жидкости.
- •40. Явление «Гидравлический удар». Уравнение н.Е. Жуковского.
- •8.Закон архимеда. Его существо и практическое применение.
- •16.Уравнение Бернули для потока реальной жидкости.
- •14. Геометр смысл Бернулли для струйки идеал жидк
- •15. Энерг смысл ур-я Берн для струйки идеальн жидк
- •25. Гидродинам подобие. Число Эйлера
- •24.Основы гидродинамического подобия
- •26. Гидродинам подобие. Число Рейнольдса
- •51. Истечение при несовершенном сжатии
- •29. Классификация трубопроводов
- •50. Истечение под уровень
- •46. Истечение через отверстия. Коэф напора
- •31. Простой трубопровод
21. Кавитация
В некоторых случаях при движении жидкости в закрытых руслах происходит явление, связанное с изменением агрегатного состояния жидкости, т.е. превращение ее в пар с выделением из жидкости растворенных в ней газов.
Рассмотр на устр-ве состоящим из трубы, на отдельном участке которой установлена прозрачная трубка Вентури. Вода под давлением движется от сечения 1-1 через сечение 2-2 к сечению 3-3. Сечение 2-2 имеет меньший диаметр. Скорость течения жидкости в трубе можно изменять, например, установленным после сечения 3-3 краном.
При небольшой скорости никаких видимых изменений в движении жидкости не происходит. При увеличении скорости движения жидкости в узком сечении трубки Вентури 2-2 появляется отчетливая зона с образованием пузырьков газа. Образуется пар с выделением растворенного в воде газа. Далее при подходе жидкости к сечению 3-3 это явление исчезает.
Э то явление обусловлено следующим. Известно, что при движении жидкой или газообразной среды, давление в ней падает. Причем, чем выше скорость движения среды, тем давление в ней ниже. Поэтому, при течении жидкости через местное сужение 2-2, согласно уравнению неразрывности течений, увеличивается скорость с одновременным падением давления в этом месте. Если абсолютное давление при этом достигает значения равного давлению насыщенных паров жидкости при данной температуре или значения равного давлению, при котором начинается выделение из нее растворимых газов, то в данном месте потока наблюдается интенсивное парообразование (кипение) и выделение газов. Такое явление наз кавитацией.
П ри дальнейшем движении жидкости к сечению 3-3, пузырьки исчезают, т.е. происходит резкое уменьшение их размеров. В то время, когда пузырек исчезает (схлопывается), в точке его схлопывания происходит резкое увеличение давления, которое передается на соседние объемы жидкости и через них на стенки трубопровода. От таких многочисленных местных повышений давлений, возникает вибрация.
Кавитация - это местное нарушение сплошности течения с образованием паровых и газовых пузырей, обусловленное местным падением давления в потоке.
Кавитация возник в кранах, вентилях, задвижках,и т.д.
Кавитация может иметь место в гидромашинах (насосах и гидротурбинах), снижая при этом их коэффициент полезного действия, а при длительном воздействии кавитации происходит разрушение деталей, подверженных вибрации. Кроме этого разрушаются стенки трубопроводов, уменьшается их пропускная способность вследствие уменьшения живого сечения трубы.
23. Распр. Скор при лам и торб режимах.
Распределение скоростей в ламинарном потоке. Поскольку ламинарный поток жидкости в круглой цилиндрической трубе является осе симметричным, рассмотрим вертикальное сечение трубы. Тогда, согласно гипотезе Ньютона:
Отсюда видно, что распределение скоростей в круглой цилиндрической трубе соответствует параболическому закону. Макс величина скорости будет в центре трубы, где = О
Ср скорость движения жидкости в ламинарном потоке. Для определения величины средней скорости рассмотрим живое сечение потока жидкости в трубе. Затем проведём в сечении потока две концентрические окружности, отстоящие друг от друга на бесконечно малое расстояние dr. Между этими окружностями мы, выделили малую кольцевую зону, малую часть живого сечения потока жидкости. Расход жидкости через выделенную кольцевую зону: Расход жидкости через полное живое сечение трубы: величина средней скорости в сечении:
Распределение скоростей по сечению турбулентного потока. Наблюдения за величинами осреднённых скоростей в турбулентном потоке жидкости показали, что эпюра осреднённых скоростей в турбулентном потоке в значительной степени сглажена и практически скорости в разных точках живого сечения равны средней скорости. Сопоставив эпюры скоростей турбулентного и ламинарного потока можно сделать вывод о практически равномерном распределении скоростей в живом сечении. Работами Прандтля было установлено, что закон изменения касательных напряжений по сечению потока близок к логарифмическому закону. При некоторых допущениях: течение вдоль бесконечной плоскости и равенстве касательных напряжений во всех точках на поверхности . После интегр: Последнее выражение преобразуется к следующему виду: Развивая теорию Прандтля, Никурадзе и Рейхардт предложили аналогичную зависимость для круглых труб.