2015-03-27
1203
Рассмотрим формирование потока при турбулентном движении жидкости в трубопроводе круглого сечения радиусом rо с плавным входом (рис.5.6).
Рис.5.6
Как и при ламинарном режиме, скорости частиц жидкости при входе в трубопровод имеют почти одинаковые скорости, но процесс формирования эпюры скоростей на начальном участке трубопровода произойдет гораздо быстрее, и эпюра будет существенным образом отличаться от параболы при ламинарном движении.
Ввиду интенсивного перемешивания частиц жидкости эпюра скоростей будет близка к прямоугольнику. Средняя скорость при этом будет равна 
.
на очень незначительном расстоянии от стенки трубы наблюдается быстрое уменьшение скорости в весьма тонком, так называемом пограничном слое. Вблизи стенки в месте наибольшего уменьшения градиента скорости 
возрастает влияние сил внутреннего трения и движение носит ламинарный характер, что подтверждено экспериментальными исследованиями.
Наличие пограничного слоя является принципиальным в гидравлике с точки зрения гидравлических потерь. Толщина пограничного слоя 
определяется по формуле
|
|
|
.
Если 
(Δ – абсолютная шероховатость), то труба будет гидравлически гладкой, если 
- труба гидравлически шероховатая.
Внутри пограничного слоя движется основной поток – турбулентное ядро.
Так как турбулентный режим характеризуется перемешиванием жидкости, пульсацией скоростей и давлений, то пульсация скорости в ядре потока на осциллографе представляет собой картину, подобную показанной на рис.5.7.
Величина скорости беспорядочно колеблется около некоторого осредненного по времени значения 
, поэтому в строгом смысле слова турбулентный режим – движение неустановившееся, но если 
, движение условно считается установившимся.
Рис.5.7
Длину начального участка можно определить по формуле
. (5.13)
Турбулентный режим обязателен во всех теплообменных аппаратах.
