υ = f(x, y, z) 

    P = φ f(x, y, z)  

    Движение, при котором скорость и давление изменяются не только от координат  пространства, но и от времени, называется неустановившимся или нестационарным  

    υ = f1(x, y, z, t) 

    P = φ f1(x, y, z, t) 

    Линия тока (применяется при неустановившемся движении) это кривая, в каждой точке  которой вектор скорости в данный момент времени направлены по касательной.  

    Трубка  тока - трубчатая поверхность, образуемая линиями тока с бесконечно малым  поперечным сечением. Часть потока, заключенная внутри трубки тока называется элементарной струйкой.  

    Рис. 3.3. Линия тока и струйка 

    Течение жидкости может быть напорным и безнапорным. Напорное течение наблюдается в  закрытых руслах без свободной поверхности. Напорное течение наблюдается в  трубопроводах с повышенным (пониженным давлением). Безнапорное - течение со свободной поверхностью, которое  наблюдается в открытых руслах (реки, открытые каналы, лотки и т.п.). В  данном курсе будет рассматриваться  только напорное течение.  

    Рис. 3.4. Труба с переменным диаметром  при постоянном расходе 

    Из  закона сохранения вещества и постоянства  расхода вытекает уравнение неразрывности  течений. Представим трубу с переменным живым сечением (рис.3.4). Расход жидкости через трубу в любом ее сечении постоянен, т.е. Q1=Q2= const, откуда

    ω1υ1 = ω2υ2

    Таким образом, если течение в трубе  является сплошным и неразрывным, то уравнение неразрывности примет вид:  

22.  Какие трубы называют  гидравлическим гладкими.

    Понятие о гидравлически гладких и  шероховатых трубах. 

    Состояние стенок трубы в значительной мере влияет на поведение жидкости в турбулентном потоке. Так при ламинарном движении  жидкость движется медленно и плавно, спокойно обтекая на своём пути незначительные препятствия.

    Возникающие при этом местные сопротивления  настолько ничтожны, что их величиной  можно пренебречь. В турбулентном же потоке такие малые препятствия  служат источником вихревого движения жидкости, что приводит к возрастанию  этих малых местных гидравлических сопротивлений, которыми мы в ламинарном потоке пренебрегли.

    Такими  малыми препятствиями на стенке трубы  являются её неровности. Абсолютная величина таких неровностей зависит от качества обработки трубы. В гидравлике эти неровности называются выступами  шероховатости, они обозначаются литерой D. 

    В зависимости от соотношения толщины  ламинарной плёнки и величины выступов шероховатости будет меняться характер движения жидкости в потоке.

    В случае, когда толщина ламинарной плёнки велика по сравнению с величиной  выступов шероховатости (, выступы шероховатости  погружены в ламинарную плёнку и  турбулентному ядру течения они  недоступны (их наличие не сказывается  на потоке). Такие трубы называются гидравлически гладкими.

    Когда размер выступов шероховатости превышает  толщину ламинарной плёнки, то плёнка теряет свою сплошность, и выступы  шероховатости становятся источником многочисленных вихрей, что существенно  сказывается на потоке жидкости в  целом.

    Такие трубы называются гидравлически  шероховатыми. Естественно, существует и промежуточный вид шероховатости  стенки трубы, когда выступы шероховатости  становятся соизмеримыми с толщиной ламинарной плёнки d≈D.

    Потери  напора по длине потока могут весьма существенно зависеть от характеристик  шероховатости стенок трубы, в которых  происходит движение. Поверхность стенок, ограничивающих поток, всегда отличается от идеально гладкой поверхности  наличием выступов и неровностей.

    Величина  и форма этих выступов зависят  от материала стенки, от его обработки, условий эксплуатации, в процессе которой возможна коррозия, могут  выпасть и осесть на стенках твердые  частицы наносов и т.п. В дальнейшем мы не будем детально изучать различные  виды шероховатости, а будем представлять стенки труб покрытыми однородными  бугорками со средней абсолютной высотой выступа шероховатости, обозначаемой Δ. 

    В зависимости от того, как относятся  размеры выступов шероховатости  и толщина ламинарной пленки, все  трубы могут быть при турбулентном режиме движения подразделены на три  вида.

    Если  высота выступов шероховатости Δ  меньше, чем толщина ламинарной пленки (Δ <δ), то в этом случае шероховатость  стенок не влияет на характер движения и соответственно потери напора не зависят от шероховатости, а стенки называются гидравлически гладкими.

    Когда высота выступов шероховатости превышает  толщину ламинарной пленки (Δ <δ), то потери напора зависят от шероховатости, и такие трубы называются гидравлически  шероховатыми. В третьем случае, являющемся промежуточным между  двумя вышеуказанными, абсолютная высота выступов шероховатости примерно равна  толщине ламинарной пленки. В этом случае трубы относятся к переходной области сопротивления. Толщина  ламинарной пленки определяется по формуле:

      (1.87)

    Различают стенки (трубы, русла) гидравлически гладкие и шероховатые. Такое разделение является условным, поскольку, как следует из формулы (1.87), толщина ламинарной пленки обратно пропорциональна числу Рейнольдса (или средней скорости).

    Таким образом, при движении вдоль одной  и той же поверхности с неизменной высотой выступа шероховатости  в зависимости от средней скорости (числа Рейнольдса) толщина ламинарной пленки может изменяться. При увеличении числа Рейнольдса толщина ламинарной пленки δ уменьшается и стенка, бывшая гидравлически гладкой, может  стать шероховатой, так как высота выступов шероховатости окажется больше толщины ламинарной пленки и шероховатость станет влиять на характер движения и, следовательно, на потери напора.

    Для последующих практических расчетов можно принимать ориентировочные  значения высоты выступа шероховатости  для труб: трубы новые стальные и чугунные - Δ ≈ 0,45 - 0,50 мм, трубы, бывшие в эксплуатации (так называемые «нормальные»), Δ ≈ 1,35 мм.

    Таким образом, зная высоту выступа шероховатости  и определив толщину ламинарной пленки, можно, сравнив их размеры, определить, гидравлически гладкой или гидравлически  шероховатой будет стенка, ограничивающая поток в трубе.

Список  использованной литературы

1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы / Т.М. Башта [и др.]. -

М.: Машиностроение

2. Емцев, Б.Т. Техническая гидромеханика / Б.Т. Емцев. - М.:

Машиностроение

3. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М.: Машиностроение, 1975. - 559 с.