2015-05-12
236
В зависимости от геометрической формы канала и гидродинамического режима течения жидкости распределение скоростей в поперечном сечении может иметь тот или иной вид (профиль).
Так, например, теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что при ламинарном режиме течения в прямом кругло-цилиндрическом канале распределение скоростей являет собой параболоид вращения. При этом локальная скорость потока у стенки канала (при значении радиуса r = r o, где r o – радиус канала) равна нулю, а максимальная скорость наблюдается на оси канала (при r = 0); соотношение между средней и максимальной скоростью строго равно 0,5.
При турбулентном режиме течения в том же канале локальная скорость у стенки по-прежнему равна нулю, а максимальное значение скорости – на оси канала, но, благодаря турбулентным пульсациям, в поперечном сечении скорости более выровнены, так что соотношение между средней и максимальной скоростью составляет приблизительно 0,75…0,90.
Для измерения локальной скорости течения жидкости или газа в простейшем случае может быть использовано устройство, называемое «трубка Пито-Прандтля»[5], работа которого основана на одновременном восприятии как полного (трубкой Пито), так и только статического (трубкой Прандтля) давлений в какой-либо точке потока. Разность этих двух давлений (D р) эквивалентна динамическому давлению потока в соответствующей точке канала, то есть
|
|
|
 ,
| (1.2.1) |
где rL – плотность жидкости; vi – локальная скорость потока.
Возникающая разность давлений может быть измерена дифференциальным манометром.
При этом
| D p = (rм - rL) g h м, | (1.2.2) |
где rм - плотность манометрической жидкости;
h м - высота столба манометрической жидкости в приборе.
Тогда локальная скорость потока в месте установки трубки Пито равна:
 .
| (1.2.3) |
Цель работы: экспериментальное определение локальных скоростей в сечении трубопровода; построение профиля скоростей; вычисление средней скорости потока.
