Режимы движения жидкости

Режим движения характеризует ту или иную структуру потока жидкости. Различают ламинарный, турбулентный и переходный режимы. Ламинарным или струйчатым называют режим, при котором все частицы жидкости движутся по параллельным траекториям в одном направлении. Такой режим возможен при низких скоростях течения. Турбулентный – это вихревой режим течения; характеризуется пересекающимися и вихревыми траекториями движения частиц, наличием всевозможных пульсаций; на обеспечение такого течения требуются большие, чем при ламинарном режиме, затраты энергии. Турбулентный режим можно обеспечить только за счет повышения скорости потока. Однако практический опыт показывает, что для высоковязких жидкостей переход от ламинарности к турбулентности наступает при больших скоростях; значение имеют также плотность жидкости, размеры сечения канала, в котором происходит течение. Переход от ламинарности к явной турбулентности происходит (например, при увеличении скорости потока) не скачкообразно, а плавно. Вначале наблюдается только отдельно возникающие и тут же исчезающие возмущения в параллельно-струйчатой структуре потока. Затем они постепенно приобретают системный характер. Такое постепенно изменяющееся течение характеризуют как переходный режим. Для измерения местных скоростей в точках живого сечения безнапорного потока жидкости применяют гидродинамическую трубку Пито, которая представляет собой изогнутую под прямым углом трубку. Устанавливают такую трубку открытым концом отогнутой части навстречу потоку так, чтобы центр потока совпал с точкой потока, в которой определяют скорость движения жидкости.

Гидравлические сопротивления.

Потери энергии (уменьшение гидравлического напора) можно наблюдать в движущейся жидкости не только на сравнительно длинных участках, но и на коротких. В одних случаях потери напора распределяются (иногда равномерно) по длине — это гидравлические путевые потери; в других — они сосредоточиваются на очень коротких участках, длиной которых можно пренебречь, — на так называемых местных гидравлических сопротивлениях (например, вентилях, всевозможных закруглениях, сужениях, расширениях)

Следует заметить, что потери напора по длине и в местных гидравлических сопротивлениях существенным образом зависят от так называемого режима движения жидкости. Еще Д. И. Менделеев заметил, что жидкости, перемещаясь в трубах и каналах, в одном случае сохраняют определенный строй своих частиц, в других — перемещаются бессистемно.

Для численной оценки границ режимов течения жидкостей и газов О. Рейнольдс предложил (1883 г.) использовать критерий гидродинамического подобия, названный его именем:

Этот критерий дает комплексную оценку режимам движения жидкостей и газов. Установлено, что при движении любых жидкостей по прямым гладким трубам:

при Re 2320 – имеет место ламинарный режим;

при 2320 Re 10000 – переходный режим;

при Re 10000 –турбулентный режим.

Приведенные граничные значения критерия Re следует рассматривать как несколько условные, так как любые отклонения от обозначенных условий (наличие шероховатостей и т.п.) понижают границу существования ламинарного потока. Установка, аналогичная той, на которой Рейнольде производил своя опыты: из резервуара 1 жидкость по прозрачной трубе 2 при открытом вентиле 4 выливается в атмосферу. Над резервуаром помещен сосуд 5 с подкрашенной жидкостью, которая по трубке б, оканчивающейся соплом, вводится в стеклянную трубу 2. При малом открытии вентиля 4 поток в стеклянной трубе будет перемещаться с малой скоростью. Если теперь пустить подкрашенную жидкость 3 в поток, то последняя будет перемещаться, не смешиваясь с потоком. Это создает впечатление, что отдельные слои жидкости при малых скоростях движения перемещаются независимо, обособленно один от другого.

Кавитация жидкости.

Кавитация—это явление разрыва потока жидкости при резких изменениях давления (при давлении, стремящемся к нулю). При этом в жидкости образуются пустоты в виде пузырьков. Явление кавитации отрицательно сказывается на работе гидравлического привода, особенно в высокооборотных гидронасосах, вызывая ударные нагрузки на поршень или прекращая поступление жидкости в насос. Давление, при котором возникает кавитация рабочей жидкости гидросистем, лежит в пределах от нуля до 0,9 кгс/см2.

Поиск по сайту: