Живым сечением , м2 называют площадь поперечного сечения потока, нормальную к направлению течения.
Смоченным периметром χ, м называют периметр поперечного сечения потока в пределах соприкосновения с ограждающими его стенками, исключая поверхность, отделяющую поток от газообразной среды.
Расходом жидкости V, м3/с, называют объем жидкости, протекающей за единицу времени τ через живое сечение потока.
Средняя скорость потока w, м/с, - это фиктивная скорость, с которой все частицы жидкости перемещаются так, что количество жидкости, протекающей через рассматриваемое живое сечение равно действительному количеству жидкости, протекающей через это же сечение при действительных скоростях течения:
. (18)
Гидравлический радиус R, м, характеризует размер и форму сечения потока:
. (19)
При установившемся движении жидкости давление и скорость в любой точке пространства, заполненного движущейся жидкостью, с течением времени не изменяются, т.е.
|
|
; ; ; .
При неустановившемся движении для скорости и давления характерны функциональные зависимости:
; ; ; .
Существует два режима течения жидкости: ламинарный и турбулентный. При ламинарном режиме жидкость движется струйками или слоями без взаимного перемешивания. При турбулентном режиме, кроме продольно поступательного движения частиц жидкости присутствует и поперечное.
Для суждения о характере движения служит безразмерное число Рейнольдса. С физической точки зрения критерий Рейнольдса есть отношение сил инерции потока к силам трения при его движении:
, (20)
, (21)
где | - сила инерции, Н; | |
- сила трения, Н; | ||
- объем, занимаемый жидкостью, м3; | ||
- площадь соприкосновения слоев жидкости, м2; | ||
- характерный линейный размер потока, м; | ||
- коэффициент динамической вязкости жидкости, Па·с; | ||
- коэффициент кинематической вязкости жидкости, м2/с. |
Критерием, определяющим режим потока, служит неравенство
,
где - критическое значение числа Рейнольдса.
На основании экспериментальных опытов установлено /10/, что нижнее критическое число Рейнольдса для труб при напорном движении = 2320 и верхнее критическое = 104. По устанавливают вид режима движения жидкости.
Если < 2320, то поток будет иметь ламинарный режим движения,
> 104, то - турбулентный режим движения,
2320 < < 104, то – переходный режим движения.
|
|
Для открытых русел критическое число Рейнольдса = 580.