Anfy визуализация

ХИДРАВЛИЧНА УСТОЙЧИВОСТ

Разглеждайки уравнението на Бернули за реален флуид, стигнахме до заключението, че наличието на сили на триене ще доведе до загуби на енергия и, следователно, загуби на глава. Има два вида хидравлични съпротивления: локални и линейни. Линейни загуби възникват, когато течността се движи през тръба или канал. В същото време във всяка секция силите на триене изпълняват работа и налягането се губи. Местните загуби се характеризират с енергийни загуби в относително компактен район. Примерите за такива зони включват клапани, затвори, клапани, завои, внезапно разширение или свиване на тръбата. В тези устройства движението на флуида е доста сложно, силите на триене са големи и следователно загубите върху тях се изчисляват по отделен метод.

Линейните загуби на глава могат да бъдат изчислени с помощта на формулата на Дарси-Вайсбах .

Където: l - коефициент на линейно съпротивление, безразмерна стойност;

l е дължината на тръбата или канала, m;

d - диаметър (хидравличен диаметър), m;

g - ускорение на гравитацията, 9,8 m/s 2 .

Най-голямата трудност е определянето на коефициента на линейно съпротивление. За да се разбере физическата картина на енергийните загуби поради триене, е полезно да се помни, че силата на триене в течността зависи от вискозитета на течността и градиента на скоростта (скоростта на изменение на скоростта). Колкото по-бързо се променя скоростта, толкова по-големи са напреженията на срязване в течността.

Експериментите показват, че в близост до ограждащите повърхности се образува така наречения граничен слой, чиято дебелина до голяма степен определя загубите. Появата му се дължи на:

1. Феноменът на адхезия на течността към повърхността. Независимо от скоростта на потока, непосредствено близо до стената, скоростта ще бъде нула (в координатната система, свързана с повърхността). Условието на адхезия се нарушава само при движение на разредените газове. Такива условия при проблеми обикновено се появяват при изчисляване на движението на обектите в горните слоеве на атмосферата.

2. Наличието на сили на триене. Силите на триене причиняват плавни промени в скоростта от нула до скорост на потока.

Как да определите дебелината на граничния слой? По-долу фигурата показва графика на промяната в скоростта в зависимост от разстоянието до граничната повърхност.

99% U Прието е точката на достигане на скоростта от 99% от скоростта на потока да се разглежда като граница на PS

флуид d граничен слой

Размерът на напреженията на срязване може да се изчисли, като се използва стойността на дебелината на граничния слой, както следва:

T = h * F * (dW/dn) h * F * (U/d граничен слой)

Увеличаването на скоростта води до намаляване на дебелината на граничния слой.

Експериментални проучвания за определяне на коефициента на линейно съпротивление показаха наличието на няколко зони на съпротивление.

Защото диаграмата на скоростта по диаметър в ламинарния режим е парабола, скоростта на потока (U ) ще се постигне само по оста на тръбата и следователно дебелината на граничния слой ще бъде равна на половината от диаметъра на тръбата. Защото тангенциалните напрежения (сили на триене) в течност при същите скорости зависят от разстоянието между тях (колкото по-малко е разстоянието, толкова по-голяма е силата на триене - не забравяйте), тогава увеличаването на дебелината на граничния слой ще доведе до намаляване на загуби. В резултат на това загубите в ламинарен режим са най-малките.

За изчисляване на коефициента на линейно съпротивление в ламинарен режим се използва следната формула:

Граница на режима: Re

Ограничение на режима: 2300

Ограничение на режима: 10000

Турбулизацията на потока води до образуването на турбулентно ядро и ламинарен подслой.