Совершенствование методов гидравлического расчета характеристик течения и сопротивления в трубах

• Автор: Брянская, Юлия Вадимовна
• Шифр специальности: 05.23.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил

Оглавление
1. Современные представления о кинематической структуре потока и гидравлическом сопротивлении при турбулентном течении в трубах.
1.1 Степень изученности кинематики турбулентного течения в гладких и шероховатых трубах.

1.2 Степень изученности закономерностей сопротивления при течении в трубах.

1.3 Переходный режим сопротивления.

1.4 Традиционные представления и новые данные о течении в вязком подслое.

Выводы и задачи дальнейших исследований.

2. Методические основы экспериментальных исследований характеристик течения и гидравлического сопротивления труб.
2.1 Особенности методики и техники исследований характеристик течения и сопротивления в трубах.
2.2 Плоскость отсчета поперечной координаты при измерении местной скорости в потоке.
2.3 Методика и техника выполненных измерений, характеристик течения и сопротивления в воздушно-напорном канале.
2.4 Оценка точности измерений в воздушно-напорном канале.
3. Уточнение закономерностей течения и сопротивления в трубах при гладком и шероховатом режимах сопротивления.
3.1 Взаимосвязь между параметром Кармана и «второй константой» профиля скорости.
3.2 Анализ параметров профиля скорости и закономерностей сопротивления при гладком и шероховатом режимах.
3.3 Изменение параметров логарифмического профиля скорости по

поперечному сечению потока в гладких трубах.
3.4 Изменение параметров логарифмического профиля скорости по
поперечному сечению потока в шероховатых трубах.
4. Уточнение закономерностей течения и сопротивления в переходном режиме.
4.1 Расчет нестационарного вязкого подслоя на гладкой граничной
поверхности.
4.2 Расчет профиля скорости при переходном режиме сопротивле-
ния с учетом нестационарности течения и изменяющейся толщины вязкого подслоя.
4.3 Уточненная физическая расчетная модель течения в вязком
подслое с учетом перемежаемости.
4.4 Расчет гидравлического сопротивления трубопровода с зерни-
стой шероховатостью в переходной области.
5. Примеры инженерных расчетов характеристик течения и сопротивления в трубах с использованием полученных зависимостей.
5.1 Порядок выполнения расчета распределения скоростей и гид-
равлического сопротивления в гладких трубах при параметрах профиля скорости, постоянных по поперечному сечению потока.
5.2 Порядок выполнения расчета распределения скоростей и гид-
равлического сопротивления при параметрах профиля скорости, изменяющихся по поперечному сечению потока.
5.3 Расчет гидравлического сопротивления и распределения скоро- 11
стей в переходной области.
Общие выводы по работе.
Приложения.
Список литературы.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ С - вторая «константа» логарифмического профиля скорости; с/ - диаметр трубы; g - ускорение свободного падения;
/ - гидравлический уклон;
к - геометрическая высота выступов шероховатости; кх - эквивалентная песочная шероховатость;
/ - длина пути перемешивания; р - давление; t - время;
Ы - осредненная по времени местная скорость течения; и - средняя по сечению скорость течения; и* - динамическая скорость;
и , V - пульсационные компоненты скорости течения;
X, у — продольная и вертикальная координаты;
V - радиус трубы;
- расход жидкости в трубе-Ке - число Рейнольдса;
К - параметр Кармана; у - коэффициент перемежаемосги;
8В - толщина вязкого подслоя;
X - коэффициент гидравлического сопротивления;
V - коэффициент кинематической вязкости;
канале с параллельными стенками» [27]. Цель работы заключалась в исследовании распределения скоростей по поперечному сечению потока в гладком канале при больших числах Рейнольдса. Особо тщательно измерялось распределение скоростей вблизи стенки в пределах вязкого подслоя. Воздушный поток в канале создавался с помощью вентилятора, установленного на выходе из канала. Скорость потока менялась от 5 до 42 м/с.
Измерения скоростей осуществлялись вблизи стенки с помощью термоанемометра, на удалении от стенки с помощью трубки Пито, имеющей внешний диаметр 1 мм и внутренний - 0,5 мм. Для определения динамической скорости измерялись потери давления по длине экспериментального канала манометрами, при этом погрешность измерения градиента давления определялась пульсациями статического давления и качеством изготовления датчиков; она имела порядок ±1%. Точность определения абсолютных скоростей и равна ±1%, так как к ошибке в определении высоты столба жидкости в манометре добавляются ошибки, связанные с измерением плотности воздуха и плотности жидкости в манометре. В пристенном слое погрешность измерений скорости возрастает до 4,5%. Измерения выполнены при трех фиксированных значениях числа Рейнольдса: 57000, 120000, 230000 на начальном участке канала и в зоне полностью развитого стабилизированного течения. В настоящей работе использовались данные, относящиеся только к стабилизированному течению, которое по данным Конт-Белло устанавливалось на расстоянии 45-100 калибров от входа в экспериментальный канал.