О недостатках теории Прандтля

Из опытов Никурадзе было установлено, что переходная область ограничена узкими пределами изменения скоростей течения, и значение коэффициента трения в этой области меньше, чем в зоне вполне шероховатого трения (так называемая квадратичная область). Исходя из этого принималось, что расчет трубопроводов в переходной зоне следует вести по формуле, чем в расчет вносится некоторый запас.

Однако в результате многочисленных опытов, проведенных на стальных, чугунных и других трубопроводах с естественной шероховатостью (опыты Кольбрука, И. А. Исаева и В. С. Яблонского, Г. А. Мурина, Ф. А. Шевелева и др.), было обнаружено два существенно важных обстоятельства: рабочей областью для технических трубопроводов (газопроводы, водопроводы, нефтепроводы и др.) является в большинстве случаев именно переходная область; закономерности сопротивления технических трубопроводов в переходной области коренным образом отличаются от закономерностей, установленных Никурадзе в трубах с искусственной равномерно зернистой шероховатостью; значения коэффициента трения в переходной зоне выше, чем в квадратичной области, и расчет по формуле Прандтля приводит не к запасу, а к уменьшению расчетных потерь по сравнению с действительными.

Сказанное выше, установленные недостатки полуэмпирической теории турбулентности, а также сложность полученных на основе этой теории формул Прандтля, решаемых методом последовательных приближений, и отсутствие разработанной шкалы значений для разных материалов привело к тому, что эти формулы не нашли широкого применения в практике технических расчетов.

Поэтому исследования последних лет в области гидравлики трубопроводов были направлены на установление теоретически обоснованных расчетных формул для профиля скоростей и коэффициента трения, действительных для всех областей турбулентного течения в трубах, и в частности, для практически наиболее важной так называемой переходной зоны между гидравлическим и вполне шероховатым трением.