Жұмыстың мақсаты:
студенттерді дөңгелек құбырдағы сұйықтық ағысының әр түрлі режимдерімен таныстыру;
сұйықтық ағысының режимдерін Рейнольдс критерийі бойынша анықтау әдістемесін меңгеру.
Жұмыстың мазмұны:
дөңгелек қималы құбыр өткізгіште әр түрлі режимдердегі сұйықтық ағысының бар болуын қадағалау;
әр ағыс режимі үшін Рейнольдс санын орнату;
ағыстың ламинарлы режимнен турбулентті режимге ауысуын анықтап, Рейнольдс санының ауыспалы мәнін анықтау;
сұйықтық қозғалысының жоғары және төменгі ауыспалы жылдамдықтарының бар болуының физикалық мағынасын түсіндіру;
Рейнольдс санын тәжірибеде анықтау әдісімен танысу.
Жұмыстың орындалу тәртібі:
теориялық материал мен әдістемелік нұсқаудың мазмұнымен танысу;
зертханалық жұмыстың орындалу тәртібімен және тәжірибелік стендпен танысу;
сынақтар жүргізу;
сынақ нәтижелерін өңдеп, кесте түрінде көрсету;
зертханалық жұмыс бойынша есеп беруді рәсімдеу және қорғау.
Жұмысқа керекті құрал-жабдықтар:
Зертханалық тәжірибелік стенд және әдістемелік нұсқаулар
Теориялық бөлім:
Нақты сұйықтықтың ағуы белгілі бір шарттарға байланысты бір түрінен екінші түріне ауыса алатын әр түрлі режимдердің қозғалысымен сипатталады. Гидравликалық кедергілердің экспериментті зерттеулері арын жоғалтулардың (энергия жоғалтулар) ағындағы қозғалыстың режиміне тәуелді екендігін көрсетеді.
Сұйықтық қозғалысының екі түрлі режимі бар екендігін 1839 және 1854 жылдары Г.Хаген байқаған. 1880 ж. Д.И.Менделеев қозғалыс кедергілерін зертей келе сұйықтық қозғалысының екі режимі бар екендігін растады. Кейінірек ағылшын физигі О.Рейнольдс, одан кейін Петербург технологиялық институтының профессоры Н.П.Петров экспериментті түрде екі режимнің бар екендігін анықтады.
Әр түрлі физикалық қасиеттерге ие сұйықтықтардың ағуын зерттей келе Рейнольдс қозғалыс ламинарлы және турбулентті болады деп бекітті.
«Ламинарлы» латынның lamina сөзінен шыққан – қабат. Ламинарлы режим деп сұйықтықтың ағын бойымен қабат-қабат болып бір-бірімен араласпай ағуын айтамыз. Тәжірибеде ламинарлы режим тұтқырлығы жоғары сұйықтықтарда (мұнай, жақпа майлары) және жіңішке құбырлар мен құбыржолдарда су ағынының жылдамдығы төмен болғанда кездеседі.
1.1 - сурет-Ламинарлы режим
«Турбулентті» латынның turbulentus сөзінен шыққан – ретсіз. Турбулентті режим деп ағын ағысының бұзылып барлық қабаттардың араласып ағуын айтамыз. Тәжірибеде турбулентті режим көбінесе сұйықтық қозғалысында кездеседі.
1.2 - сурет - Турбулентті режим
Бір режимнен келесі режимге ауысу ағыс жыламдығының V құбыр диаметрімен d және сұйықтықтың кинематикалық тығыздығымен ν белгілі бір қатынасқа түскенде орындалады. Бұл өлшемсіз қатынас Рейнольдстің ауытқымалы саны деп аталып, мына формуламен анықталады
Мұнда: - Рейнольдстің ауытқымалы сандарының ν, d мәндеріне сәйкес ауытқымалы жылдамдық.
Рейнольдстің ауытқымалы санының сандық мағынасы дөңгелек құбырлар үшін құбырдың диаметрі мен тұтқырлығына тәуелді емес және шамамен тең.
Бұл ағыс режимінің ауысуын сипаттайтын критерий барлық сұйықтықтар, тіпті газдар үшін де универсалды болып табылады.
Рейнольдс саны тек ауытқымалы сан ретінде емес сонымен қатар нақты орташа жылдамдық V бойынша да есептеліне алады:
Бұл жағдайда ол осы ағын қимасындағы Рейнольдстің нақты саны болып аталады.
Ағыстың ламинарлы режимінің бар болуының шарты мына теңсіздік болып табылады: , яғни
Бұл дегеніміз ламинарлы режим әдетте жылдамдығы төмен, құбырының диаметрі аз немесе тұтқырлығы жоғары жерлердегі Рейнольдс санының аз шамасында (2320-ге дейін) кездеседі.
Re санының диапазоны 2320 бен 4000 арасында болса, ол ламинарлы режим мен турбулентті режимнің арасындағы ауыспалы аймақ немесе толық дамымаған турбулентті режим деп аталады.
Re > 4000 болған жағдайда ағыс режимі турбулентті деп есептеледі.
Рейнольдс құрылғысының конструкциясы мен әрекет ету принципі 3-суретте көрсетілген.
1.3 -сурет - Сұйық қозғалысы режимдерін зерттеуге арналған тәжірибелік құрылғының схемасы
Достарыңызбен бөлісу: |