Большая советсткая энциклопедия Гидродинамическое сопротивление

Гидродинамическое сопротивление

Гидродинамическое сопротивление, сопротивление движению тела со стороны обтекающей его жидкости или сопротивление движению жидкости, вызванное влиянием стенок труб, каналов и т.д. При обтекании неподвижного. тела потоком жидкости (газа) или, наоборот, когда тело движется в неподвижной среде, Г. с. представляет собой проекцию главного вектора всех действующих на тело сил на направление движения. Г. с.

  где r — плотность среды, v — скорость, S — характерная для данного тела площадь. Безразмерный коэффициент Г. с. с_х зависит от формы тела, его положения относительно направления движения и чисел подобия (см. Подобия критерии). Силу, с которой жидкость действует на каждый элемент поверхности движущегося тела, можно разложить на нормальную и касательную составляющие, т. е. на силу давления и силу трения. Проекция результирующей всех сил давления на направление движения даёт Г. с. давления, а проекция результирующей всех сил трения на направление движения — Г. с. трения. Тела, у которых сопротивление от сил давления мало по сравнению с сопротивлением от сил трения, считаются хорошо обтекаемыми. Г. с. плохо обтекаемых тел определяется почти полностью сопротивлением давления. При движении тел вблизи поверхности воды образуются волны, в результате чего возникает волновое сопротивление.

  При протекании жидкости по трубам, каналам и т.д. в гидравлике различают два вида Г. с.: сопротивление по длине, прямо пропорциональное длине участка потока, и местные сопротивления, связанные с изменением структуры потока на коротком участке при обтекании различных препятствий (в виде клапанов, задвижек и др.), а также при внезапном расширении или сужении потока или при изменении направления его течения. В гидравлических расчётах Г. с. оценивается величиной "потерянного" напора h_v, представляющего собой ту часть удельной энергии потока, которая необратимо расходуется на работу сил сопротивления.

  Значение h_v по длине трубы при напорном движении вычисляется по формуле Дарси

  где l — коэффициент сопротивления; l и d — длина и диаметр трубы; v — средняя скорость; g — ускорение свободного падения. Коэфф. l определяется характером течения. При ламинарном течении он зависит только от Рейнольдса числа Re (линейный закон сопротивления), а при турбулентном течении — ещё и от шероховатости стенок трубы. При очень больших Re (порядка 10 и более) l зависит только от шероховатости (квадратичный закон сопротивления). Местные Г. с. оцениваются общей формулой h_v = zv²/2g, где z, — коэффициент местного сопротивления, различный для разных препятствий; зависит от числа Re.

  Числовые значения коэффициента l и z распределяются по формулам, приводимым в справочниках. Определение величины h_v для открытых потоков производится также по специальным формулам. Г. с. в открытых потоках и при движении в напорных трубопроводах обусловлены одними и теми же физическим причинами.

  Правильное определение величины Г. с. имеет большое значение при проектировании и постройке самых разнообразных сооружений, установок и аппаратов (гидротехнические сооружения, турбинные установки, воздухо- и газоочистительные аппараты, газо-, нефте- и водопроводные магистрали, двигатели, компрессоры, насосы и т.д.).

  Лит.: Агроскин И. И., Дмитриев Г. Т. и Пикалов Ф. И., Гидравлика, 4 изд., М. — Л., 1964; Идельчик И. Е., Справочник по гидравлическим сопротивлениям, М. — Л., 1960; Альтшуль А. Д., Гидравлические потери на трение в трубопроводах, М. — Л., 1963.

  П. Г. Киселев.