Теоретические сведения.

При равномерном движении жидкости линии тока и элементарные струйки параллельны, а живое сечение потока нормально к линиям тока (плоское). При плавно изменяющемся движении отклонения от параллельности малы, поэтому ими можно пренебречь.

В соответствии с уравнением Бернулли для установившегося равномерного движения полная энергия потока для двух сечений

1-1 и 2-2 может быть записана в виде:

Z - высота положения сечения от плоскости сравнения (геометрический напор), м

P/rg - высота, соответствующая пьезометрическому давлению (гидростатический напор), м.

au²/2g - высота, соответствующая скоростному давлению (скоростной напор), м. Эта величина выражает удельную кинетическую энергию потока.

Сумма Z + P/ rg представляет собой удельную потенциальную энергию (потенциальный напор).

Сумма потенциального и скоростного напора

Z + P/ rg + au²/2g - гидродинамический напор.

h_П - потери энергии (напора) на преодоление сопротивлений движению между сечениями 1-1- и 2-2.

Обозначив полную удельную энергию потока Е, а полный напор Н, можно записать для двух сечений:

Е₁ = Е₂ + h_П и Н₁ = Н₂ + h_П.

Так как все члены уравнения имеют размерность длины, то оно может быть выражено графически. Если в каждом сечении по течению потока откладывать от плоскости сравнения вверх последовательно величины Z, P/ rg и au²/2g, то можно получить напорную линию Е, которая показывает изменение полной удельной энергии потока от сечения к сечению. Линия, соединяющая точки, лежащие на высоте Z + P/rg называется пьезометрической линией Р и показывает изменение потенциальной энергии вдоль потока.

По превышению этих линий от условной плоскости сравнения можно определить полный, пьезометрический и потенциальный напор в любом сечении данного потока.

В вязкой жидкости полная удельная энергия по течению постоянно уменьшается из-за потерь на преодоление сопротивлений (напорная линия постоянно понижается). Потенциальная энергия может как увеличиваться, так и понижаться в зависимости от изменения кинетической энергии (при изменении сечения потока).

Потери удельной энергии (напора), приходящиеся на 1 м длины потока между двумя сечениями

h_П / L = i - гидравлический уклон

где L – длина потока между сечениями, м.

При графическом изображении удельной энергии потока гидравлический уклон равен уклону напорной линии.

Цель работы:

экспериментальное изучение уравнения Бернулли, характера изменения энергии потока по длине потока, перехода энергии из потенциальной в кинетическую и обратно в условиях установившегося плавно изменяющегося движения.

Задачи работы:

1.Определение гидродинамического и пьезометрического напора и местной скорости на оси трубы;

2. Определение потерь напора и средней скорости движения между сечениями потока;

3. Построение напорной и пьезометрической линий, анализ изменений удельной энергии.

---

Дата добавления: 2015-07-11