ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ. В природе существуют два резко отличающихся друг от друга режима течения жидкости: ламинарный и турбулентный

 

В природе существуют два резко отличающихся друг от друга режима течения жидкости: ламинарный и турбулентный. Ламинарным называют слоистое течение без перемешивания частиц жидкости, которые движутся параллельно оси трубопровода с различными скоростями. Турбулентным называется течение, сопровождающееся беспорядочным, хаотическим движением жидкости с пульсацией скоростей и давлений.

Английский физик О. Рейнольдс установил в 1883 г. условия, при которых возможно существование одного из указанных режимов и переход от одного к другому. Для характеристики режима течения жидкости было введено безразмерное число Рейнольдса . Границы существования того и другого режима определяются двумя критическими числами. Число Рейнольдса, ниже которого наблюдается устойчивое ламинарное течение, называется нижним критическим числом Рейнольдса ( = 2300). При числе Рейнольдса, превышающем верхнее критическое значение, наблюдается устойчивый турбулентный режим течения ( 4000). С физической точки зрения число Рейнольдса есть величина, пропорциональная отношению сил вязкости к силам инерции.

Визуальное наблюдение режимов течения жидкости проводится на приборе О. Рейнольдса (рис. 3, лаб. работа № 2).

 

При определении числа Рейнольдса вычисляются среднерасходная скорость и кинематический коэффициент вязкости n по формулам:

(см / с),

где ();

n – число качаний водомера за время t;

w – объем полости качающегося водомера;

S – площадь живого сечения потока в стеклянной трубе;

,

где Т – температура воды в градусах Цельсия.

 

Результаты замеров и вычислений вносят в отчет в виде табл. 3.

Таблица 3

Результаты замеров и вычислений

 

Положение вентиля
Температура воды,
Кинематический коэффициент вязкости n,
Число качаний водомера, n
Время цикла наполнения t, с
Объем бака водомера w,
Расход воды ,
Средняя скорость воды , см/с
Число Рейнольдса
Режим течения воды

 

lg(1000l)

Re

Рис. 13. Графическая зависимость

 

 

Эксперименты выполняются на приборе Д. Бернулли, схема (рис. 6) и описание которого приведены в отчете по лабораторной работе № 5. Результаты замеров и вычислений вносят в отчет в виде табл. 9 и строят графическую зависимость .

Таблица 9

Результаты замеров и вычислений

 

№ п/п	Наименование	Опыты
1.	Показания ротаметров: «X», дел. «Y», дел.
2.	Расход воды, Q,
3.	Средняя скорость, , см/с
4.	Показания пьезом. 12, см
5.	Показания пьезом. 13, см
6.	Потеря напора на трение, , см
7.	Коэффициент Дарси, l
8.	Температура воды, t,
9.	Коэффициент вязкости, n,
10.	Число Рейнольдса, Re
11.	lg (1000l)
12.	lg (Re)
13.	Значения l при лами- нарном течении
14.	Значения l при турбу- лентном течении