Работа №3.

ПОТЕРИ НАПОРА НА ВНЕЗАПНОМ СУЖЕНИИ.

1. Основное содержание работы.

Внезапное сужение трубы является частным видом местного сопротивления и основной задачей данной лабораторной работы яв­ляется экспериментальное определение его коэффициента из фор­мулы

где коэффициент сопротивления отнесен к сечению S₂ узкой части трубы. В качестве сечений определяющих область влияния местного сопротивления, выбираются сечения 1 и 2 .

Тогда из уравнения Бернулли следует, что

Перепад пьезометрических напоров ∆h₁₂ определяется по пока­заниям пьезометров 1 и 2, а скорость υ₂ - по расходу, измеренному ротаметром.

2. Порядок проведения измерений.

Работа выполняется на модуле М5 (рис. 6).

Порядок операций и измерений - тот же, что и в работе №2. Следует сделать не менее 3-х опытов при разных расходах, для каждого из которых построить пьезометрическую линию. Но для обнаружения зависимости коэффициента ξ_вн.с от числа Рейнольдса таких опытов должно быть сделано значительно больше.

3. Обработка опытных данных.

Вычисление коэффициента сопротивления производится по формуле (3). В отчете по работе студентам рекомендуется объяснить физическую сущность конфигурации энергетических линий (пьезометрической и линии энергии) и на графиках обозначить ве­личину потерь напора.

15

Работа №4.

РЕЖИМЫ ТЕЧЕНИЯ. 1. Основное содержание работы.

Работа имеет целью экспериментальную иллюстрацию суще­ствования двух режимов течения жидкости: ламинарного и турбу­лентного.

Переход от первого ко второму, как известно, происходит при значениях числа Рейнольдса больших, чем критическое: R_е.кр . Сле­дует подчеркнуть некоторую неопределенность этого понятия. Дей­ствительно, критическое число Рейнольдса (иногда его называют «нижним критическим») определяет границу устойчивого ламинар­ного течения, т.е. при R_е< R_е.кр для данных условий гарантировано ус­танавливается устойчивый ламинарный режим. При R_е>R_е.кр ламинарное течение может существовать при отсутствии внешних возмущений, но является неустойчивым, т.е. спонтанно переходит в турбулентный режим даже при малых внешних возмущениях. Кроме того, существует переходный диапазон чисел Рейнольдса, больших критического, но близких к нему, в пределах которого течение явля­ется нестационарным, возникает перемежаемость, т.е. самопроиз­вольный переход от ламинарного режима к турбулентному и наобо­рот.

Основное содержание работы состоит в установлении лами­нарных и турбулентных режимов в трубе, визуальном наблюдении структуры течения, что оказывается возможным благодаря подкра­шиванию струек, и в определении числа Рейнольдса для каждого режима.

2. Порядок измерений.

Работа проводится на модуле М4 (рис. 7).

Рекомендуемый порядок эксперимента следующий.

Включить помпу Н2 на панели управления. Установив по воз­можности малый расход в трубе и выдержав время, достаточное для достижения установившегося режима, медленным открытием вен­тиля начинают подачу краски, наблюдая за подкрашенной струй­кой. Наилучший результат достигается, если скорость выхода краски примерно равна скорости потока в трубе.

16

Меняя открытие венти­ля В7 нетрудно добиться наличия в трубе устойчивой окрашенной струйки, которая не смешивается с основным потоком. Затем изме­ряется расход, после чего он увеличивается путем дополнительного открытия вентиля В6 и после достижения установившегося режима опыт повторяется. Таких опытов производится несколько (5-6) вплоть до достижения устойчивого турбулентного режима, при ко­тором подаваемая струйка краски равномерно размывается по толще потока и становится невидимой. Расход воды в трубе измеряется ве­совым методом с помощью мерной кружки.

По результатам наблюдений следует определить критические значения чисел Рейнольдса.

Результаты измерений и наблюдений можно свести в таблицу примерно следующей формы.

№ режима	Расход Q	Средняя скорость υ=Q/S	Число Рейнальдса	Визуальная структура потока
1	2	3	4	5