Сопротивления при ламинарном и турбулентном движении

Если в точках А и Б прибора Рейнольдса установить пьезометры, то разность пьезометрических высот h_f будет показывать потерю напора, происходящую в результате гидравлических сопротивлений (на трение) на длине L.

Опытным путем установлено, что потеря напора h_f увеличивается с возрастанием скорости v (рис. 2 – 3).

При этом при ламинарном режиме потеря напора, а следовательно, и гидравлические сопротивления пропорциональны первой степени скорости. Можно написать

h_fл = k_л.v.

При турбулентном режиме потери напора пропорциональны примерно квадрату скорости, т.е.

h_fт = k_т.v².

Таким образом, потери напора на преодоление гидравлического сопротивления по длине потока при турбулентном режиме значительно больше тех же потерь при ламинарном режиме.

При этом сопротивления при ламинарном режиме вызываются только вязкостью жидкости, а при турбулентном - как вязкостью, так и перемешиванием, вызывающим (при наличии шероховатости стенок) пульсацию скоростей. С увеличением скоростей движения перемешивание (пульсация) начинает играть главную роль в возрастании гидравлических сопротивлений, а следовательно, и потерь напора.

Ламинарный режим встречается в природе в основном при движении грунтовых вод (в мелкозернистых грунтах). Турбулентный режим имеет место в трубах, каналах, реках, гидротехнических сооружениях и т.д. Поэтому в дальнейшем будем рассматривать турбулентный режим движения жидкости и его применение на практике.