Основы теории гидравлических сопротивлений

1. Предварительные замечания

Гидравлические сопротивления делят на две группы: сопротивления по длине трубопровода и сопротивления местные, т.е. такие, которые зависят от каких-либо препятствий движению потока, сосредоточенных на коротком участке (например, задвижки, клапаны, решетки и т.д.). Источником сопротивлений в обоих случаях являются вязкость.

Сопротивления зависят от различных факторов: скорости течения, геометрических параметров поперечного сечения потока и других факторов.

Рис. 1

Важнейшими характеристиками поперечного сечения являются площадь поперечного сечения потока ω, именуемая живым сечением, часть периметра этой площади, по которой поток соприкасается со стенками русла - смоченный периметр (рис. 1) и отношение - гидравлический радиус:

Гидравлический радиус для прямоугольного русла (рис. 1, а)

для трубопровода круглого поперечного сечений (рис. 1, б)

Заметим, что гидравлический радиус R не опреде­ляет ни форму, ни размеры поперечного сечения потока, а определяет размеры только геометрически подобных площадей и характеризует отношение ω /χ. Например, каналы прямоугольного сечения глубиной h₁=3м и h₂=2м и шириной соответственно b=3 и 4 м, а также труба Диаметром D=4 м имеют один и тот же гидрав­лический радиус R=1м. При этом площадь попереч­ного сечения соответственно равна ω ₁=9 м², ω ₂=8 м² и ω ₃=12, 6 м².

Замечание. Для отличия площади поперечного сечения открытого потока от площади поперечного сечения его русла был введен термин живое течение, получивший широкое распро­странение и используемый в настоящее время. Однако в этом нет необходимости, так как инженерной практике живое сечение отождествляется с поперечным сечением. Живое сечение определяет­ся как поверхность, нормальная к линиям тока. В приложении к прямолинейным руслам живое сечение по Павловскому практически совпадает с плоским поперечным сечением.