Потери напора в местных сопротивлениях

При протекании жидкости через местные сопротивления происходит изменение направления вектора средней скорости и его значения, изменение площади или ориентации живого сечения. Причина этих изменений - изменение геометрии границ потока. При обтекании турбулентным потоком какой-либо преграды происходит отрыв транзитной струи от твердой стенки. При этом возникают циркуляционные области. Остальная часть потока, (транзитная струя), отделяется от циркуляционных областей поверхностью раздела.

Поверхность раздела неустойчивая, она получает местные искривления и переходит в отдельные водовороты. Эти водовороты затем попадают в транзитную струю и уносятся ею. Поверхность раздела восстанавливается, чтобы дальше распасться и свернуться в водовороты. Это способствует повышению пульсаций скоростей и давлений в ней.

Водоворотная часть хар-ется возвратным течением. В сечении 2-2 заканчивается водоворотная зона. Между 2-2 и 3-3 происходит затухание пульсаций, которые соответствуют равномерному движ., и выравниваются эпюры скорости. Потеря напора в водоворотной зоне болеше, потому что турбулентные касательные напряжения велеки.

Местные потери напора :

Коэффициент местного сопротивления показывает, какая часть потерянного пьезометрического напора приходится на единицу скоростного. Коэффициенты местных сопротивлений z_м , также как и коэффициенты Дарси l, могут являться функцией ряда факторов. Среди них главным является геометрическая форма. При напорном установившемся движении в общем случае для данной геометрической формы: , где Ка – число Кармана; – учитывает турбулентность потока; s_u – среднеквадратичное значение пульсационных составляющих; u – средняя скорость потока.

Потери напора при внезапном расширении. Формула Борда

Струя выходит из первой трубы, на некоторый длине расширяется и в сеч. 2-2 заполняет всё сечение второй трубы. На длине l_в струи имеет место отрыв ее от стенок и образование водоворотной зоны А.

На протяжении расширяющейся струи и переходного участка получаем неравномерное движение. Между сечениями 1-1 и 2-2 возникает местная потеря напора. Эту потерю назовем потерей напора на внезапное расширение и будем обозначать ее через h_в.р.. Впервые расчетную зависимость для h_в.р. получил французский инженер Борда, который уподобил резкое расширение струи явлению удара неупругих твердых тел.

Выведем формулу Борда, пользуясь уравнениями Бернулли и количества движения

. , =>

КД – количество движении
М – масса жидкости, которая проходит за время dt через 1-1 и 2-2.

, где разность (u₁ – u₂) называют потерянной скоростью.

- формулф Борда. Согласно этой формуле потеря напора при резком расширении равняется скоростному напору, отвечающему потерянной скорости.

Так как по уравнению неразрывности u1w1 = u2w2 , то формулу можно представить:

Коэф. сопротивления при внезапном расширении потоко: