Внезапное расширение русла

Определение коэффициентов местных гидравлических соединений

Цель работы и содержание работы

Исследовать течение жидкости в трубопроводах через местные гидравлические сопротивления, определить потери напора на этих участках.

Краткие теоретические сведения

Местные гидравлические сопротивления

Для осуществления расчета гидравлических систем необходимо изучить природу и методику расчета местных гидравлических сопротивлений, то есть таких элементов гидросистемы, в которых вследствие изменений размеров и конфигураций русла происходит изменение скорости потока и потери энергии потока.

Физическая природа местных гидравлических сопротивлений в основном одна: энергия потока расходуется на вихреобразования, связанные с отрывом потока от стенок, вихреобразование в потоке и т.д.

Вначале рассмотрим простейшие местные гидравлические сопротивления, связанные с расширением русла, сужением русла и с поворотом русла.

Внезапное расширение русла

При протекании в зоне расширения жидкость (рисунок 3.1) встречает резкое повышение давления, которое преодолевается за счет скоростного напора. На периферии скорость потока стремится к нулю и создается зона обратного движения жидкости. Запишем уравнение Бернулли для этого случая:

, (3.1)

где h расширения – потери напора, связанные с внезапным расширением русла.

Для определения и расширения запишем уравнение изменения количества движения для объема 1-2.

Рисунок 3.1

Импульс сил – , а секундное изменение количества движения ,

тогда

,

учитывая, что , и разделив на , получим

,

то есть

. (3.2)

Сравнивая (3.1) и (3.2), получаем:

. (3.3)

Таким образом, при внезапном расширении потока потеря напора равна напору потерянной скорости и не зависит ни от рода жидкости, ни от исходного давления, ни от наклона трубы.