Основные закономерности равномерного турбулентного течения жидкости в трубопроводах

Широкий размах строительства трубопроводов для транспорта жидкостей и газов ставит весьма сложные технические задачи, которые могут быть успешно решены лишь с помощью совершенных гидравлических расчетов, играющих основную роль при назначении типов, размеров и конструкций трубопроводов. Гидравлический расчет любого трубопровода заключается в решении одной из следующих трех задач: определение потери давления Ар при движении жидкости со скоростью по трубопроводу диаметром ; определение расхода жидкости, проходящего в трубопроводе диаметром, при разности давлений Ар; определение необходимого диаметра трубопровода для пропуска расхода при разности давлений Ар.

Для решения любой из отмеченных трех задач необходимо определить величину коэффициента гидравлического трения. Поэтому вопрос о выборе расчетной формулы для определения коэффициента А, имеет большое практическое значение.

Во многих случаях необходимо также знать закон распределения скоростей по сечению трубопровода. Это требуется, например, при определении кинетической энергии потока, движущегося по трубопроводу, при определении расхода жидкости по личине скорости, замеренной на оси трубы или в так называемой точке средней скорости, и т. д. Оба вопроса — распределение скоростей и гидравлическое сопротивление — тесно связаны между собой и получили полное теоретическое решение для случая ламинарного движения.

Турбулентное течение в трубах ввиду своей сложности до последнего времени не поддавалось теоретическому анализу, и поэтому гидравлический расчет трубопроводов производился (и производится в настоящее время) с помощью эмпирических формул, предложенных разными авторами (Блазиус, Никурадзе, Шифринсон, Блесс, Веймаут, Фриче, Мизес, Биль и др.), действительных для разных жидкостей, труб различного диаметра, для различных скоростей течения и т. д. и часто расходящихся между собой по результатам вычислений.