Дипломная работа на тему "ТЮМГУ | Исследование течения воды и воздуха в тонких горизонтальных трубках"

Работа на тему: Исследование течения воды и воздуха в тонких горизонтальных трубках
Оценка: отлично.
Оригинальность работы на момент публикации 50+% на антиплагиат.ру.
Ниже прилагаю все данные для покупки.
https://studentu24.ru/list/suppliers/Anastasiya1---1326

Описание работы

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И высшего ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра прикладной и технической физики

РЕКОМЕНДОВАНО К ЗАЩИТЕ В ГЭК

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
бакалаврская работа
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ ВОДЫ И ВОЗДУХА В ТОНКИХ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ТРУБКАХ

16.03.01 Техническая физика
Профиль «Техническая физика в нефтегазовых технологиях»

Тюмень 2022 год

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ЛАМИНАРНОЕ И ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ 5
1.1. ЛАМИНАРНОЕ ТЕЧЕНИЕ В ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ КРУГЛЫХ ТРУБКАХ. ФОРМУЛА ПУАЗЕЙЛЯ 5
1.2. ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ В ТРУБАХ.ЧИСЛО РЕЙНОЛЬДСА 8
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА 12
2.1. УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ ВОДЫ В ТРУБКАХ 12
2.2. УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ ВОЗДУХА В ТРУБКАХ 13
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 15
3.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ ВОДЫ В ТРУБКАХ РАЗНОГО ДИАМЕТРА 15
3.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ ВОЗДУХА В ТРУБКАХ РАЗНОГО ДИАМЕТРА 19
3.3. ЗАКОНЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИ ТУРБУЛЕНТНОМ РЕЖИМЕ В ТРУБКАХ 21
3.4. ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ В ТРУБКАХ ПРИ НАЛИЧИИ ШЕРОХОВАТОСТИ 25
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 29
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 30

ВВЕДЕНИЕ
Опыты Г. Хагена по изучению движения вязкой, в частном случае несжимаемой, жидкости в трубах и более обширные опыты Ж.Л. Пуазейля по исследованию движения крови в капиллярных трубках впервые позволили установить некоторые общие закономерности, которые связывают расход жидкости через сечение трубы с перепадом давления при заданных значениях вязкости жидкости и геометрических размерах трубки [10].
Впоследствии был определен закон гидродинамики для так называемого течения Пуазейля, то есть установившегося течения вязкой несжимаемой жидкости. Закон установлен эмпирически в 1839 году Г. Хагеном, независимо от него в 1841 году Ж.Л. Пуазейлем, теоретически объяснен Дж.Г. Стоксом в 1845 году.
Уже Г. Хагеном было замечено, что скорость и расход жидкости (или газа) в трубках при постоянном уровне жидкости (или газа) в напорном резервуаре зависят от множества параметров, таких как линейная скорость, температура, вязкость, малейшие внешние воздействия. При повышении температуры скорость течения возрастала до максимума, потом падала до минимума и затем вновь начинала расти.
Окончательное выяснение структуры потока в трубах и причин изменения ее было выполнено О. Рейнольдсом в 1883 году. Независимо от опытов Г. Хагена с целью проверки своих теоретических исследований О. Рейнольдс провел опыты по изучению движения воды в трубах.
При малых значениях некоторых чисел (впоследствии названных числами Рейнольдса) на протяжении всего потока наблюдалось струйное, или так называемое ламинарное течение.
При числах Рейнольдса, больших некоторых критических значений, структура потока резко изменялась. В отличие от струйного движения Рейнольдс назвал это движение извилистым. Впоследствии оно было названо турбулентным, что означает бурный или возмущенный.
В то время как физика ламинарного движения достаточно хорошо изучена, о турбулентном движении этого сказать нельзя. Известный физик Р. Фейнман, говоря об отсутствии теории турбулентных потоков в трубе, указал, что ее создание является центральной проблемой, задачей номер один всей современной физики. Еще Г. Галилей сказал, что «легче изучать движение светил небесных, чем познать законы движения воды в ручейке»
В настоящее время ясно, почему ученые, которые до Ж.Л. Пуазейля изучали экспериментально вопрос о течении жидкостей в трубах (Г. Прони, Дюбуа, Жирар, Якобсон и др.), не пришли к определенным результатам. Во многих случаях геометрические размеры трубок у них были слишком велики, и режим течения в их опытах часто бывал турбулентным. В связи с этим в гидравлике возникла дискуссия о том, будет ли потеря напора при течении жидкостей в трубах пропорциональна первой или второй степени скорости.
Позднее Сен Веннан, Буссинеск и в особенности О. Рейнольдс экспериментально доказали, что течение в опытах указанных авторов, действительно было турбулентным.
Цель работы: разграничить условия ламинарного и турбулентного режимов течения воды и воздуха в круглых трубках в зависимости от параметров трубок.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1. Сконструировать установку для измерения объемного расхода жидкости (или газа) в зависимости от давления.
2. Исследовать влияние диаметра капилляра на переход из ламинарного течения в турбулентное.
3. Проанализировать зависимость объемного расхода от градиента давления.
4. Установить причины перехода потока из ламинарного в турбулентный.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Reynolds O. On the Dynamical Theory of Incompressible Viscous Fluids and the Determination of the Criterion // Proceedings of the Royal Society of London. Series A: Mathematical and Physical Sciences. 1995. Pp. 122–164.
2. Бекнев В.С., Леотьев А.И., Шабаров А.Б. и др. Газовая динамика. Механика жидкостей и газа: учебник для вузов. М.: Издательство МГТУ, 1997. 596 с.
3. Воларович М.П. Работы Пуазейля о течении жидкости в трубах // Известия Академии наук СССР. Серия физическая, 1947. Т. 11. № 1. С. 7–18.
4. Губайдулин А.А. Механика сплошной среды: лекции и задачи. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2008. 156 с.
5. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика. М.: Машиностроение, 1987. 440
6. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии:
учебник для вузов. 10-е изд., стереотипное, доработанное. М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. 740 с.
7. Кузина О.А. Двухфазная фильтрация жидкости в системе «Нефть- водные растворы поверхностно-активных веществ»: специальность 01.04.14 Теплофизика и теоретическая теплотехника: дис. на соискание уч. степени канд. физ.-мат. наук. Тюмень, 2020. 139 с.
8. Лаптева А.Г., Фарахов Т.М. Математические модели и расчет тепломассобменных характеристик аппаратов: Учебное пособие. Казань: Отечество, 2013. 182 с.
9. Малкин А.Я., Исаев А.И. Реология: концепции, методы, приложения. СПб: Профессия, 2007. 333 с.
10. Миллионщиков М.Д. Турбулентные течения в пристеночном слое и в трубах // Атомная энергия, 1970. Т. 26. Вып. 3. С. 207–220.
11. Повх И.Л. Техническая гидродинамика. 2-е изд. дополненное. М.: Машиностроение, 1976. 504 с.
12. Самойлович Г.Е. Гидрогазодинамика. 2-е изд. переработанное и дополненное. М.: Машиностроение, 1990. 384 с.
13. Семихина Л.П. Подобие реологических свойств и фазовых переходов в нефтяных и мицеллярных дисперсных системах / Л.П. Семихина, И.В. Ковалева, Е.В. Демин, Д.В. Семихин // Вестник ТюмГУ. Физико- математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2019. Т. 5. № 1. С. 10– 26. DOI: 10.21684/2411-7978-2019-5-1-10-26.
14. Семихина Л.П. Влияние температуры и напряжения сдвига на реологические свойства нефтяных и мицеллярных дисперсных систем / Л.П. Семихина, И.В. Ковалева // Известия Уфимского научного центра РАН. 2019. № 2. С. 5–14. DOI: 10.31040/2222-8349-2019-0-2-5-14.
15. Семихина Л.П. Влияние температуры и напряжения сдвига на реологические свойства нефтяных дисперсных систем / Л.П. Семихина, А.М. Пашнина, И.В. Ковалева, Д.В. Семихин // Вестник ТюмГУ. Физико- математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. Т. 4. №3, 2018. С. 36– 52.
16. Семихин В.И. Исследование формирования структуры течения в круглых горизонтальных трубках / В.И. Семихин, Р.В. Малюгин, Д.Д. Коровин
// Ползуновский вестник, 2020. № 4. С. 95–99.
17. Шабаров А.С. Гидрогазодинамика: учебное пособие. 2-е изд. перераб. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2013. 450 с.
18. Рогачев М.К., Кондрашева Н.К. Реология нефти и нефтепродуктов. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. 89 с.