Εισαγωγή
Στο προηγούμενο κεφάλαιο δείχθηκε ότι οι ακριβείς μαθηματικές καταστάσεις για τις δυνάμεις που ασκούνται από τα υγρά σε ηρεμία μπορούσαν να ληφθούν εύκολα.Αυτό συμβαίνει γιατί στην υδροστατική εμπλέκονται μόνο απλές δυνάμεις πίεσης.Όταν εξετάζουμε ένα ρευστό σε κίνηση, το πρόβλημα της ανάλυσης γίνεται αμέσως πιο δύσκολο.Όχι μόνο πρέπει να ληφθούν υπόψη το μέγεθος και η κατεύθυνση της ταχύτητας των σωματιδίων, αλλά υπάρχει επίσης η πολύπλοκη επίδραση του ιξώδους που προκαλεί μια τάση διάτμησης ή τριβής μεταξύ των κινούμενων σωματιδίων του ρευστού και στα όρια που περιέχουν.Η σχετική κίνηση που είναι δυνατή μεταξύ διαφορετικών στοιχείων του ρευστού σώματος προκαλεί την πίεση και τη διατμητική τάση να ποικίλλουν σημαντικά από το ένα σημείο στο άλλο ανάλογα με τις συνθήκες ροής.Λόγω της πολυπλοκότητας που σχετίζεται με το φαινόμενο της ροής, μια ακριβής μαθηματική ανάλυση είναι δυνατή μόνο σε λίγες, και από μηχανικής άποψης, σε μερικές περιπτώσεις ανέφικτους. Είναι επομένως απαραίτητο να λυθούν προβλήματα ροής είτε με πειραματισμό είτε κάνοντας ορισμένες απλοποιητικές παραδοχές επαρκείς για να ληφθεί μια θεωρητική λύση.Οι δύο προσεγγίσεις δεν αλληλοαποκλείονται, αφού οι θεμελιώδεις νόμοι της μηχανικής είναι πάντα έγκυροι και επιτρέπουν την υιοθέτηση μερικώς θεωρητικών μεθόδων σε αρκετές σημαντικές περιπτώσεις.Επίσης, είναι σημαντικό να εξακριβωθεί πειραματικά η έκταση της απόκλισης από τις πραγματικές συνθήκες ως αποτέλεσμα μιας απλοποιημένης ανάλυσης.
Η πιο συνηθισμένη απλοποιητική υπόθεση είναι ότι το ρευστό είναι ιδανικό ή τέλειο, εξαλείφοντας έτσι τα περίπλοκα ιξώδη αποτελέσματα.Αυτή είναι η βάση της κλασικής υδροδυναμικής, ενός κλάδου των εφαρμοσμένων μαθηματικών που έχει τραβήξει την προσοχή από εξέχοντες μελετητές όπως οι Stokes, Rayleigh, Rankine, Kelvin και Lamb.Υπάρχουν σοβαροί εγγενείς περιορισμοί στην κλασική θεωρία, αλλά καθώς το νερό έχει σχετικά χαμηλό ιξώδες, συμπεριφέρεται ως πραγματικό ρευστό σε πολλές καταστάσεις.Για το λόγο αυτό, η κλασική υδροδυναμική μπορεί να θεωρηθεί ως το πιο πολύτιμο υπόβαθρο για τη μελέτη των χαρακτηριστικών της κίνησης του ρευστού.Το παρόν κεφάλαιο ασχολείται με τη θεμελιώδη δυναμική της κίνησης του ρευστού και χρησιμεύει ως βασική εισαγωγή στα επόμενα κεφάλαια που ασχολούνται με τα πιο συγκεκριμένα προβλήματα που αντιμετωπίζονται στην υδραυλική πολιτικού μηχανικού.Προκύπτουν οι τρεις σημαντικές βασικές εξισώσεις της κίνησης του ρευστού, δηλαδή οι εξισώσεις συνέχειας, Bernoulli και ορμής και εξηγείται η σημασία τους.Αργότερα, εξετάζονται οι περιορισμοί της κλασικής θεωρίας και περιγράφεται η συμπεριφορά ενός πραγματικού ρευστού. Ένα ασυμπίεστο ρευστό θεωρείται παντού.
Τύποι ροής
Οι διάφοροι τύποι κίνησης ρευστού μπορούν να ταξινομηθούν ως εξής:
1.Τυρβώδης και στρωτή
2.Περιστροφικό και μη περιστροφικό
3.Σταθερός και ασταθής
4.Ενιαία και ανομοιόμορφη.
Αντλίες αξονικής ροής της σειράς MVS Οι αντλίες μικτής ροής της σειράς AVS (Κάθετη αξονική ροή και υποβρύχια αντλία λυμάτων μικτής ροής) είναι σύγχρονες παραγωγές που έχουν σχεδιαστεί με επιτυχία με την υιοθέτηση της ξένης σύγχρονης τεχνολογίας.Η χωρητικότητα των νέων αντλιών είναι 20% μεγαλύτερη από τις παλιές.Η απόδοση είναι 3~5% υψηλότερη από τα παλιά.
Τυρβώδης και στρωτή ροή.
Αυτοί οι όροι περιγράφουν τη φυσική φύση της ροής.
Στην τυρβώδη ροή, η εξέλιξη των σωματιδίων του ρευστού είναι ακανόνιστη και υπάρχει μια φαινομενικά τυχαία εναλλαγή θέσης. Τα μεμονωμένα σωματίδια υπόκεινται σε διακυμάνσεις trans.ταχύτητες στίχου έτσι ώστε η κίνηση να είναι στροβιλιστική και ημιτονοειδής παρά ευθύγραμμη.Εάν η βαφή εγχυθεί σε ένα ορισμένο σημείο, θα διαχέεται γρήγορα σε όλο το ρεύμα ροής.Στην περίπτωση τυρβώδους ροής σε έναν σωλήνα, για παράδειγμα, μια στιγμιαία καταγραφή της ταχύτητας σε μια τομή θα αποκάλυπτε μια κατά προσέγγιση κατανομή όπως φαίνεται στο Σχήμα 1(α).Η σταθερή ταχύτητα, όπως θα καταγραφόταν από τα κανονικά όργανα μέτρησης, υποδεικνύεται με διακεκομμένο περίγραμμα και είναι προφανές ότι η τυρβώδης ροή χαρακτηρίζεται από μια ασταθή κυμαινόμενη ταχύτητα που υπερτίθεται σε μια χρονική σταθερή μέση τιμή.
Εικ.1(α) Τυρβώδης ροή
Εικ.1(β) Στρωτή ροή
Στη στρωτή ροή όλα τα σωματίδια του ρευστού προχωρούν κατά μήκος παράλληλων μονοπατιών και δεν υπάρχει εγκάρσια συνιστώσα της ταχύτητας.Η ομαλή πρόοδος είναι τέτοια που κάθε σωματίδιο ακολουθεί ακριβώς την πορεία του σωματιδίου που προηγείται χωρίς καμία απόκλιση.Έτσι ένα λεπτό νήμα βαφής θα παραμείνει ως έχει χωρίς διάχυση.Υπάρχει πολύ μεγαλύτερη κλίση εγκάρσιας ταχύτητας στη στρωτή ροή (Εικ. 1β) από ότι στην τυρβώδη ροή. Για παράδειγμα, για έναν σωλήνα, ο λόγος της μέσης ταχύτητας V και της μέγιστης ταχύτητας V max είναι 0,5 με τυρβώδη ροή και 0 ,05 με στρωτή ροή.
Η στρωτή ροή συνδέεται με χαμηλές ταχύτητες και παχύρρευστα αργά ρευστά.Στα υδραυλικά συστήματα σωληνώσεων και ανοιχτών καναλιών, οι ταχύτητες είναι σχεδόν πάντα αρκετά υψηλές ώστε να εξασφαλίζεται ταραχώδης ροή, αν και ένα λεπτό στρωτό στρώμα παραμένει κοντά σε ένα στερεό όριο.Οι νόμοι της στρωτής ροής είναι πλήρως κατανοητοί και για απλές οριακές συνθήκες η κατανομή της ταχύτητας μπορεί να αναλυθεί μαθηματικά.Λόγω της ακανόνιστης παλλόμενης φύσης της, η τυρβώδης ροή έχει αψηφήσει την αυστηρή μαθηματική επεξεργασία και για την επίλυση πρακτικών προβλημάτων, είναι απαραίτητο να βασιστούμε σε μεγάλο βαθμό σε εμπειρικές ή ημιεμπειρικές σχέσεις.
Κάθετη τουρμπίνα πυροσβεστική αντλία
Αριθμός μοντέλου: XBC-VTP
Οι αντλίες πυρόσβεσης κατακόρυφου μακρού άξονα της σειράς XBC-VTP είναι σειρές μονοβάθμιων, πολλαπλών σταδίων αντλιών διαχυτών, που κατασκευάζονται σύμφωνα με το πιο πρόσφατο Εθνικό Πρότυπο GB6245-2006.Βελτιώσαμε επίσης τη σχεδίαση με αναφορά στο πρότυπο της Ένωσης Πυροπροστασίας των Ηνωμένων Πολιτειών.Χρησιμοποιείται κυρίως για την παροχή νερού πυρκαγιάς σε πετροχημικά, φυσικό αέριο, εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, κλωστοϋφαντουργίας βαμβακιού, προβλήτα, αεροπορία, αποθήκευση, πολυώροφα κτίρια και άλλες βιομηχανίες.Μπορεί επίσης να ισχύει για πλοίο, δεξαμενή θαλάσσης, πυροσβεστικό πλοίο και άλλες περιπτώσεις εφοδιασμού.
Περιστροφική και μη περιστροφική ροή.
Η ροή λέγεται ότι είναι περιστροφική εάν κάθε ρευστό σωματίδιο έχει μια γωνιακή ταχύτητα γύρω από το δικό του κέντρο μάζας.
Το σχήμα 2α δείχνει μια τυπική κατανομή ταχύτητας που σχετίζεται με τυρβώδη ροή πέρα από ένα ευθύ όριο.Λόγω της ανομοιόμορφης κατανομής της ταχύτητας, ένα σωματίδιο με τους δύο άξονές του αρχικά κάθετους υφίσταται παραμόρφωση με μικρό βαθμό περιστροφής. Στο Σχήμα 2α, ρέει κυκλικά
απεικονίζεται η διαδρομή, με την ταχύτητα ευθέως ανάλογη της ακτίνας.Οι δύο άξονες του σωματιδίου περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση έτσι ώστε η ροή να είναι και πάλι περιστροφική.
Σχ.2(α) Περιστροφική ροή
Για να είναι η ροή μη περιστροφική, η κατανομή της ταχύτητας δίπλα στο ευθύγραμμο όριο πρέπει να είναι ομοιόμορφη (Εικ. 2β).Στην περίπτωση ροής σε κυκλική διαδρομή, μπορεί να αποδειχθεί ότι η αστροφική ροή θα αφορά μόνο υπό την προϋπόθεση ότι η ταχύτητα είναι αντιστρόφως ανάλογη της ακτίνας.Από μια πρώτη ματιά στο Σχήμα 3, αυτό φαίνεται λανθασμένο, αλλά μια πιο προσεκτική εξέταση αποκαλύπτει ότι οι δύο άξονες περιστρέφονται σε αντίθετες κατευθύνσεις έτσι ώστε να υπάρχει ένα αντισταθμιστικό αποτέλεσμα που παράγει έναν μέσο προσανατολισμό των αξόνων που παραμένει αμετάβλητος από την αρχική κατάσταση.
Εικ.2(β) Ροή στροφορμής
Επειδή όλα τα ρευστά έχουν ιξώδες, το χαμηλό ενός πραγματικού ρευστού δεν είναι ποτέ αληθινός ερεθισμός και η στρωτή ροή είναι φυσικά πολύ περιστροφική.Έτσι η αστροφυσική ροή είναι μια υποθετική συνθήκη που θα είχε ακαδημαϊκό ενδιαφέρον - μόνο αν δεν υπήρχε το γεγονός ότι σε πολλές περιπτώσεις τυρβώδους ροής τα περιστροφικά χαρακτηριστικά είναι τόσο ασήμαντα που μπορεί να παραμεληθούν.Αυτό είναι βολικό επειδή είναι δυνατή η ανάλυση της αστροφυσικής ροής μέσω των μαθηματικών εννοιών της κλασικής υδροδυναμικής που αναφέρθηκαν προηγουμένως.
Φυγοκεντρική αντλία προορισμού θαλάσσιου νερού
Αριθμός μοντέλου: ASN ASNV
Οι αντλίες ASN και ASNV είναι μονοβάθμιες φυγόκεντρες αντλίες διπλής αναρρόφησης και μεταφοράς υγρών για έργα ύδρευσης, κυκλοφορία κλιματισμού, κτίρια, άρδευση, αντλιοστάσιο αποχέτευσης, ηλεκτρικός σταθμός, βιομηχανικό σύστημα ύδρευσης, πυρόσβεση σύστημα, πλοίο, κτίριο και ούτω καθεξής.
Σταθερή και ασταθής ροή.
Η ροή λέγεται ότι είναι σταθερή όταν οι συνθήκες σε οποιοδήποτε σημείο είναι σταθερές ως προς το χρόνο.Μια αυστηρή ερμηνεία αυτού του ορισμού θα οδηγούσε στο συμπέρασμα ότι η τυρβώδης ροή δεν ήταν ποτέ πραγματικά σταθερή.Ωστόσο, για τον παρόντα σκοπό είναι βολικό να θεωρηθεί η γενική κίνηση του ρευστού ως το κριτήριο και οι ακανόνιστες διακυμάνσεις που σχετίζονται με την αναταράρωση ως μόνο δευτερεύουσα επιρροή.Ένα προφανές παράδειγμα σταθερής ροής είναι μια σταθερή εκφόρτιση σε αγωγό ή ανοιχτό κανάλι.
Ως συμπέρασμα προκύπτει ότι η ροή είναι ασταθής όταν οι συνθήκες ποικίλλουν σε σχέση με το χρόνο.Ένα παράδειγμα ασταθούς ροής είναι μια μεταβαλλόμενη εκφόρτιση σε έναν αγωγό ή ανοιχτό κανάλι.Αυτό είναι συνήθως ένα παροδικό φαινόμενο που είναι διαδοχικό ή ακολουθείται από μια σταθερή εκκένωση.Άλλα γνωστά
Παραδείγματα πιο περιοδικής φύσης είναι η κυματική κίνηση και η κυκλική κίνηση μεγάλων υδάτινων σωμάτων στην παλιρροιακή ροή.
Τα περισσότερα από τα πρακτικά προβλήματα στην υδραυλική μηχανική αφορούν τη σταθερή ροή.Αυτό είναι τυχερό, καθώς η μεταβλητή χρόνου στην ασταθή ροή περιπλέκει σημαντικά την ανάλυση.Συνεπώς, σε αυτό το κεφάλαιο, η εξέταση της ασταθούς ροής θα περιοριστεί σε μερικές σχετικά απλές περιπτώσεις.Είναι σημαντικό να έχουμε κατά νου, ωστόσο, ότι αρκετές κοινές περιπτώσεις ασταθούς ροής μπορούν να μειωθούν στη σταθερή κατάσταση δυνάμει της αρχής της σχετικής κίνησης.
Έτσι, ένα πρόβλημα που περιλαμβάνει ένα σκάφος που κινείται μέσα σε ακίνητο νερό μπορεί να επαναδιατυπωθεί έτσι ώστε το σκάφος να είναι ακίνητο και το νερό να κινείται.Το μόνο κριτήριο για την ομοιότητα της συμπεριφοράς του ρευστού είναι ότι η σχετική ταχύτητα θα είναι η ίδια.Και πάλι, η κυματική κίνηση στα βαθιά νερά μπορεί να μειωθεί στο
σταθερή κατάσταση υποθέτοντας ότι ένας παρατηρητής ταξιδεύει με τα κύματα με την ίδια ταχύτητα.
Κινητήρας ντίζελ Κάθετης τουρμπίνας πολλαπλών σταδίων φυγόκεντρος εν σειρά άξονας αντλία αποστράγγισης νερού Αυτό το είδος κάθετης αντλίας αποστράγγισης χρησιμοποιείται κυρίως για άντληση χωρίς διάβρωση, θερμοκρασία μικρότερη από 60 °C, αιωρούμενα στερεά (χωρίς τις ίνες, τους κόκκους) λιγότερο από 150 mg/L περιεκτικότητα τα λύματα ή τα λύματα.Η κάθετη αντλία αποστράγγισης τύπου VTP είναι σε κάθετες αντλίες νερού τύπου VTP, και με βάση την αύξηση και το κολάρο, ρυθμίστε τη λίπανση λαδιού σωλήνα είναι νερό.Μπορεί να καπνίσει σε θερμοκρασία κάτω από 60 °C, να στείλει να περιέχει συγκεκριμένους στερεούς κόκκους (όπως παλιοσίδερο και ψιλή άμμο, άνθρακα κ.λπ.) λυμάτων ή λυμάτων.
Ομοιόμορφη και ανομοιόμορφη ροή.
Η ροή λέγεται ότι είναι ομοιόμορφη όταν δεν υπάρχει διακύμανση στο μέγεθος και την κατεύθυνση του διανύσματος της ταχύτητας από το ένα σημείο στο άλλο κατά μήκος της διαδρομής της ροής.Για συμμόρφωση με αυτόν τον ορισμό, τόσο η περιοχή ροής όσο και η ταχύτητα πρέπει να είναι ίδια σε κάθε διατομή.Η μη ομοιόμορφη ροή εμφανίζεται όταν το διάνυσμα της ταχύτητας ποικίλλει ανάλογα με τη θέση, ένα τυπικό παράδειγμα είναι η ροή μεταξύ συγκλίνων ή αποκλίνων ορίων.
Και οι δύο αυτές εναλλακτικές συνθήκες ροής είναι κοινές στα υδραυλικά ανοιχτού καναλιού, αν και μιλώντας αυστηρά, καθώς η ομοιόμορφη ροή προσεγγίζεται πάντα ασυμπτωτικά, είναι μια ιδανική κατάσταση που προσεγγίζεται και δεν επιτυγχάνεται ποτέ στην πραγματικότητα.Πρέπει να σημειωθεί ότι οι συνθήκες σχετίζονται με το χώρο και όχι με το χρόνο και επομένως σε περιπτώσεις κλειστής ροής (π.χ. σωλήνες υπό πίεση), είναι εντελώς ανεξάρτητες από τη σταθερή ή ασταθή φύση της ροής.
Ώρα δημοσίευσης: Μαρ-29-2024