Таким чином, зі збільшенням числа Re, товщина в'язкого підшару
В зменшується.
Поділ стінок (труби, русла) на гідравлічно гладкі і шорсткі умовно, оскільки, як випливає з формули (4.24) товщина
В обернено пропорційна числу Re. Таким чином, при русі рідини уздовж однієї і тієї ж поверхні з незмінною висотою виступу шорсткості в залежності від числа Рейнольдса товщина в'язкого підшару може змінюватися. При збільшенні числа Re товщина
В зменшується і стінка, колишня гідравлічно гладкою, може стати шорсткою, так як висота виступів шорсткості виявиться більше товщини вузького подслоя і шорсткість стане впливати на характер руху і отже, на втрати напору.
Крім величини шорсткості
вводять поняття щодо відповідності-ної шорсткості, яка виражається відношенням
/ D. Ця відноси-кові величина повніше характеризує вплив шорсткості на втрати напору.
При ламінарному режимі руху, як показують досліди, шорсткість не впливає на опір тертя, так як всі горбки шорсткості, які знаходяться в зоні малих швидкостей біля стінки, обтекаются плавно; коефіцієнт опору тертя залежить тільки від числа Рейнольдса і визначається за формулою
.
При турбулентному плині рідини по круглим циліндричним трубах коефіцієнт опору тертя
не може бути отриманий теоретичним шляхом. Теорія в цьому випадку по-зволяет отримати лише структуру формули для
, а чисельні-ні коефіцієнти в цій формулі визначаються з експериментальних-ту. Подібні формули називаються напівемпіричні.
Для гладких труб в турбулентному режимі течії при чис-лах Re <10 5 коэффициент
визначається за формулою:
.
У разі турбулентного потоку, коли під стінами труб име-ється ламінарний підшар, можливі три варіанти обтікання горбків шорсткості. Якщо товщина ламінарного підшару значна і
В >>
, тобто всі горбки шорсткості на-ходяться на дні ламинарного подслоя і обтекаются плавно як і при чисто ламінарному режимі руху, шорсткість себе не проявляє; коефіцієнт опору тертя і раніше за-висить тільки від числа Рейнольдса і може бути визначений за формулою для гідравлічно гладких труб.
при
>>
В. коли горбки шорсткості виступають з ламінарного підшару і обтекаются турбулентним потоком з утворенням вихорів за кожним горбком, опір потоку різко зростає і коефіцієнт опору залежить тільки від величини відносної шорсткості, тобто
.
У разі, коли
=
В ті. товщина ламінарного підшару і висота горбків - величини одного порядку, коеф-фициент опору тертя залежить одночасно від обох факторів:
З
іншого боку, товщина ламінарного підшару
В за-висить від швидкості потоку в трубі. Значить, одна і та ж труба з однієї і тієї ж абсолютної шорсткістю
може вести себе по - різному з точки зору опору тертя в зави-ності від швидкості потоку і від співвідношення
і
В. Якщо має місце режим, при якому
В >>
,a
, то кажуть, що труба гідравлічно або технічно гладка; в іншому випадку при
В <<
, і
трубу харак-теризують як шорстку. Значить, гладка або шорстка труба - поняття гідромеханічні, а не технічні.
На малюнку 39 представлена залежність
для труб з шорсткістю. Лінія 1 відповідає лами-Нарнії руху в гладких і гідравлічно гладких трубах
; лінія 2 - турбулентному руху в разі, коли труба гідравлічно гладка
. Перехід з кривою 1 на криву 2 починається при числі Рейнольдса, рав-ном крітіческомуReкр (крива 4). Лінії 3 характеризують коефіцієнт опору в залежності від відносної ше-роховатості
. При цьому
В <<
. На початку відходу від лінії 2 всі лінії 3 не йдуть паралельно осіlg (Re), тобто в цій зоні, яка називається перехідною (заштрихована),
.За перехідною зоною все лінії 3 парал-лельно осі lg (Re); тут
.Ця зона називається квадратичною, або зоною автомодельности коефіцієнта
(Від числа Рейнольдса). На атом ділянці коефіцієнт опору не залежить від числа Рейнольдса, а значить, і від швидкості, і відповідно до цього втрати напору на тертя пропорційні квадрату швидкості.
Пунктирною лінією показано зміна
в за-лежно від Re для труби з відносною шорсткістю, яка дорівнює (
/ D) 3.
Гідравліка, гідравлічні машини і гідроприводи. / Башта Т.М. Руднв С.С. Некрасов Б.Б. і ін. М. 1970. Наступні
Некрасов Б.Б. Гідравліка та її застосування на літальних аппаратрах, М. «Машинобудування» .- +1967.
Золотов С.С. Гідравліка суднових систем. Л. «Суднобудування», 1970.
Збірник завдань по машинобудівної гідравліки. / Під ред. І.І. Кукольовський і Л.Г. Подвідза. М. 1974.
Задачник з гідравліки, гідрамашінам і гідроприводу. / Под ред. Б.Б. Некрасова, М. «Вища школа». 1989.
Башта Т.М. Машинобудівна гідравліка: Довідковий посібник, М. 1971.
Вільнер Я. М. Довідковий посібник з гідравліки, гідромашин і гідроприводів. «Вишейшая школа», 1976.
Конспект лекцій для студентів - заочників машинобудівних спеціальностей. ЧастьI.
Лебедєва Олена Геннадіївна
Підготовка до друку О.А.Матріросян
