Стр. 27 - Лабораторный практикум по гидравлике и гидромашинам

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ГИДРАВЛИКЕ И ГИДРОМАШИНАМ
27
Движение жидких частиц происходит по сложным, постоянно изменяю-
щимся траекториям и носит хаотичный характер. Векторы скоростей частиц
имеют не только осевые, но и нормальные к оси русла составляющие, поэтому,
наряду с основным продольным перемещением жидкости вдоль русла, проис-
ходят поперечные перемещения (перемешивание) жидких частиц.
Экспериментально установлено, что основными факторами, определяю-
щими характер режима, являются: средняя скорость движения жидкости V;
характерный линейный размер потока l; плотность жидкости ρ ; динамический
коэффициент вязкости жидкости  . На основе теории подобия эти факторы
объединяются в безразмерный комплекс вида Re=Vlρ/µ или с учетом (2.1),
Re=Vl/  (здесь  -кинематический коэффициент вязкости), который называется
числом Рейнольдса.
Величина числа Рейнольдса пропорциональна отношению сил инерции к
силам вязкостного трения, действующим в движущейся жидкости. В зависимо-
сти от этого соотношения и устанавливается тот или иной режим движения.
Ламинарному режиму свойственна относительно большая роль сил трения при
второстепенном значении инерционных сил, чему соответствуют сравнительно
малые числа Рейнольдса, величина которых не превышает определенного кри-
тического значения. Турбулентный режим имеет место, когда силы вязкостного
трения оказываются второстепенными в сравнении с силами инерции, чему со-
ответствуют большие значения чисел Рейнольдса. Таким образом, число Рей-
нольдса является критерием, определяющим режим движения жидкости.
Число Рейнольдса, при котором происходит смена режимов движения,
называется критическим числом Рейнольдса Rекр, а соответствующая ему ско-
рость – критической скоростью V кр. При Re  Rекр режим движения является
ламинарным, а при Re>Rекр – турбулентным.
В лабораторных условиях, при полном отсутствии факторов, вызываю-
щих искусственную турбулизацию потока, можно получить ламинарный режим
при числах Рейнольдса, значительно превышающих Rекр (так называемая пере-
ходная зона). Однако, ламинарный режим в этой зоне неустойчив и при малей-
шем возмущении потока (например удар по трубе), мгновенно переходит в тур-
булентный. Поскольку в реальных гидросистемах всегда имеются различные
возмущения потока (вибрация труб, местные гидравлические сопротивления,
неравномерность расхода и др.), переходную зону обычно включают в область
турбулентного режима, что приводит к известному «запасу прочности» в гид-
равлических расчетах.
Значение Rекр зависит от геометрии потока и характерных величин, ис-
пользуемых при ее определении. Например, для потока в трубе круглого сече-
ния в качестве характерного линейного размера принимается внутренний диа-
метр трубы d, поэтому число Рейнольдса определяется по формуле