9. Режимы течения жидкости. Критическая скорость. Число Рейнольдса.

Наблюдения показывают, что в природе существует два разных движения жидкости: 1. слоистая упорядоченная течение - ламинарный движение, при котором слои жидкости скользят друг друга, не смешиваясь между собой 2. турбулентная неурегулированная течение, при котором частицы жидкости движутся по сложным траекториям, и при этом происходит перемешивание жидкости. От чего зависит характер движения жидкости, установил Рейнольдс в 1883 году путем. Эксперименты показали, что переход от ламинарногоруху жидкости к турбулентному движению происходит при определенной скорости (критическая скорость), которая для труб различных диаметров неодинакова: при увеличении диаметра она увеличивается, критическая скорость так же увеличивается при увеличении вязкости жидкости. Рейнольдс вывел общие условия существования ламинарного и турбулентных режимов движения жидкости. По Рейнольдсу режима движения жидкости зависят от безразмерного числа, которое учитывает основные, определяющие это движение: среднюю скорость, диаметр трубы, плотность жидкости и ее абсолютную вязкость. Это число называется числом Рейнольдса:  (5.16) Число Рейнольдса, при котором происходит переход от одного режима движения жидкости в другой режим, называется критическим. При числе Рейнольдса  наблюдается ламинарный режим движения, при числе Рейнольдса - турбулентный режим движения жидкости.

10. Уравнения движения идеальной и вязкой жидкости и газа: уравнение неразрывности и уравнение Бернулли.

, (4.8)

или

Это уравнение неразрывности (сплошности) для элементарной струйки – элементарный расход жидкости при установившемся движении есть величина постоянная для всей элементарной струйки. Из уравнения неразрывности для двух сечений можно вывести: , т.е. средние скорости потока обратно пропорциональны площадям соответствующих живых сечений

Уравнение выведено Д. Бернулли в 1738г. для струйки идеальной несжимаемой жидкости постоянной плотности , находящейся под действием только сил тяжести. Уравнение является основным уравнением гидродинамики и связывает (для установившегося течения) скорость текущей жидкости v, давление в ней р и высоту h расположения малого объёма жидкости над плоскостью отсчёта. уравнение Бернулли для элементарной струйки вязкой жидкости в следующем виде:

, (4.20)

где h_w=Н₁ –Н₂ – удельные потери напора на преодоление всех сопротивлений (преодоление сил вязкости и сил трения между жидкостью и стенкой).

11. Гидравлические потери по длине и в местных сопротивлениях при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости. Области (зоны) гидравлического сопротивления.

Сопротивления, возникающие при движении жидкости, называются гидравлическими сопротивлениями. На их преодоление тратится некоторая часть удельной энергии движущейся жидкости, которую называют потерей удельной энергии, или потерей напора. В уравнении Бернулли для потока реальной жидкости потери обозначаются – h_w.

Все гидравлические сопротивления разделяются на два вида: сопротивления по длине потока (h_л) или линейные, и местные сопротивления (h_м).

Гидравлические линейные сопротивления обусловливаются действием сил трения. В чистом виде эти потери возникают в прямых трубах постоянного сечения, т.е. при равномерном движении, и возрастают пропорционально длине трубы. Этот вид трения имеет место не только в шероховатых, но и в гладких трубах.

Местные гидравлические сопротивления обусловливаются местными препятствиями потоку жидкости – в виде изгиба трубы, внезапного сужения или расширения русла, при обтекании клапанов, решеток, диафрагм, кранов, которые деформируют обтекающий их поток. При протекании жидкости через местные сопротивления ее скорость изменяется, и обычно возникают вихри, т.е. движение неравномерное.