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Introduzione
Nel capitolo precedente è stato dimostrato che si possono ottenere facilmente situazioni matematiche esatte per le forze esercitate dai fluidi a riposo. Questo perché in idrostatica sono coinvolte solo forze di pressione semplici. Quando si considera un fluido in movimento, il problema dell'analisi diventa immediatamente molto più complesso. Non solo si deve tenere conto dell'intensità e della direzione della velocità delle particelle, ma c'è anche la complessa influenza della viscosità che causa uno sforzo di taglio o di attrito tra le particelle di fluido in movimento e ai bordi del contenitore. Il moto relativo possibile tra i diversi elementi del corpo fluido fa sì che la pressione e lo sforzo di taglio varino considerevolmente da un punto all'altro a seconda delle condizioni di flusso. A causa della complessità associata al fenomeno del flusso, un'analisi matematica precisa è possibile solo in pochi casi, e dal punto di vista ingegneristico, in qualche modo poco pratici. È quindi necessario risolvere i problemi di flusso sperimentalmente o formulando alcune ipotesi semplificative sufficienti a ottenere una soluzione teorica. I due approcci non si escludono a vicenda, poiché le leggi fondamentali della meccanica sono sempre valide e consentono di adottare metodi parzialmente teorici in diversi casi importanti. È inoltre importante accertare sperimentalmente l'entità della deviazione dalle condizioni reali conseguente a un'analisi semplificata.
L'ipotesi semplificativa più comune è che il fluido sia ideale o perfetto, eliminando così i complicati effetti viscosi. Questa è la base dell'idrodinamica classica, una branca della matematica applicata che ha ricevuto l'attenzione di eminenti studiosi come Stokes, Rayleigh, Rankine, Kelvin e Lamb. La teoria classica presenta gravi limitazioni intrinseche, ma poiché l'acqua ha una viscosità relativamente bassa, si comporta come un fluido reale in molte situazioni. Per questo motivo, l'idrodinamica classica può essere considerata una preziosa base per lo studio delle caratteristiche del moto dei fluidi. Il presente capitolo tratta la dinamica fondamentale del moto dei fluidi e funge da introduzione di base ai capitoli successivi che trattano i problemi più specifici incontrati nell'idraulica dell'ingegneria civile. Vengono derivate le tre importanti equazioni fondamentali del moto dei fluidi, ovvero l'equazione di continuità, l'equazione di Bernoulli e l'equazione della quantità di moto, e ne viene spiegato il significato. Successivamente, vengono considerati i limiti della teoria classica e descritto il comportamento di un fluido reale. In tutto il capitolo si assume che il fluido sia incomprimibile.
Tipi di flusso
I vari tipi di movimento dei fluidi possono essere classificati come segue:
1.Turbolento e laminare
2. Rotazionale e irrotazionale
3.Stabile e instabile
4.Uniforme e non uniforme.
Pompa sommergibile per acque reflue
Pompe a flusso assiale serie MVS. Le pompe a flusso misto serie AVS (pompe sommergibili per acque reflue a flusso assiale verticale e a flusso misto) sono prodotti moderni, progettati con successo grazie all'adozione di tecnologie straniere all'avanguardia. La capacità delle nuove pompe è superiore del 20% rispetto alle precedenti. L'efficienza è superiore del 3-5% rispetto alle precedenti.
Flusso turbolento e laminare.
Questi termini descrivono la natura fisica del flusso.
Nel flusso turbolento, la progressione delle particelle del fluido è irregolare e si verifica uno scambio di posizione apparentemente casuale. Le singole particelle sono soggette a velocità trasversali fluttuanti, rendendo il moto vorticoso e sinuoso piuttosto che rettilineo. Se il colorante viene iniettato in un certo punto, si diffonderà rapidamente in tutto il flusso. Nel caso di flusso turbolento in una condotta, ad esempio, una registrazione istantanea della velocità in una sezione rivelerebbe una distribuzione approssimativa come mostrato in Figura 1(a). La velocità costante, come verrebbe registrata dai normali strumenti di misura, è indicata con un contorno tratteggiato, ed è evidente che il flusso turbolento è caratterizzato da una velocità fluttuante e non stazionaria sovrapposta a una media temporale stazionaria.
Fig.1(a) Flusso turbolento
Fig.1(b) Flusso laminare
Nel flusso laminare tutte le particelle del fluido procedono lungo percorsi paralleli e non vi è alcuna componente trasversale della velocità. La progressione ordinata è tale che ogni particella segue esattamente il percorso della particella che la precede senza alcuna deviazione. Pertanto, un sottile filamento di colorante rimarrà tale senza diffusione. Nel flusso laminare (Fig. 1b) si verifica un gradiente di velocità trasversale molto maggiore rispetto al flusso turbolento. Ad esempio, per una condotta, il rapporto tra la velocità media V e la velocità massima Vmax è 0,5 in flusso turbolento e 0,05 in flusso laminare.
Il flusso laminare è associato a basse velocità e fluidi viscosi e lenti. Nell'idraulica di condotte e canali aperti, le velocità sono quasi sempre sufficientemente elevate da garantire un flusso turbolento, sebbene un sottile strato laminare persista in prossimità di un contorno solido. Le leggi del flusso laminare sono pienamente comprese e, per semplici condizioni al contorno, la distribuzione di velocità può essere analizzata matematicamente. A causa della sua natura pulsante e irregolare, il flusso turbolento ha sfidato un rigoroso trattamento matematico e, per la soluzione di problemi pratici, è necessario fare affidamento in gran parte su relazioni empiriche o semiempiriche.
Pompa antincendio a turbina verticale
Numero di modello: XBC-VTP
Le pompe antincendio verticali ad albero lungo della serie XBC-VTP sono pompe a diffusore monostadio e multistadio, prodotte in conformità con la più recente norma nazionale GB6245-2006. Abbiamo inoltre migliorato il design con riferimento alla norma della United States Fire Protection Association. Vengono utilizzate principalmente per l'approvvigionamento idrico antincendio in settori quali petrolchimico, del gas naturale, centrali elettriche, tessile, portuale, aeronautico, magazzinaggio, grattacieli e altri settori. Possono essere utilizzate anche per navi, cisterne, navi antincendio e altre applicazioni.
Flusso rotazionale e irrotazionale.
Il flusso si dice rotazionale se ogni particella di fluido ha una velocità angolare rispetto al proprio centro di massa.
La Figura 2a mostra una tipica distribuzione di velocità associata al flusso turbolento lungo un confine rettilineo. A causa della distribuzione non uniforme della velocità, una particella con i suoi due assi originariamente perpendicolari subisce una deformazione con un piccolo grado di rotazione. In Figura 2a, il flusso in un flusso circolare
Il percorso è rappresentato, con la velocità direttamente proporzionale al raggio. I due assi della particella ruotano nella stessa direzione, rendendo il flusso nuovamente rotazionale.
Fig.2(a) Flusso rotazionale
Affinché il flusso sia irrotazionale, la distribuzione di velocità adiacente al confine rettilineo deve essere uniforme (Fig. 2b). Nel caso di un flusso lungo un percorso circolare, si può dimostrare che il flusso irrotazionale si verifica solo a condizione che la velocità sia inversamente proporzionale al raggio. A prima vista, la Figura 3 sembra errata, ma un esame più attento rivela che i due assi ruotano in direzioni opposte, creando un effetto di compensazione che produce un orientamento medio degli assi invariato rispetto allo stato iniziale.
Fig.2(b) Flusso irrotazionale
Poiché tutti i fluidi possiedono viscosità, il flusso di un fluido reale non è mai realmente irrotazionale, e il flusso laminare è ovviamente fortemente rotazionale. Pertanto, il flusso irrotazionale è una condizione ipotetica che sarebbe di interesse puramente accademico, se non fosse per il fatto che in molti casi di flusso turbolento le caratteristiche rotazionali sono così insignificanti da poter essere trascurate. Ciò è conveniente perché è possibile analizzare il flusso irrotazionale mediante i concetti matematici dell'idrodinamica classica a cui si è fatto riferimento in precedenza.
Pompa centrifuga per acqua di mare
Numero di modello: ASN ASNV
Le pompe modello ASN e ASNV sono pompe centrifughe monostadio a doppia aspirazione con corpo a voluta diviso e vengono utilizzate per il trasporto di liquidi in impianti idrici, impianti di aria condizionata, edilizia, irrigazione, stazioni di pompaggio di drenaggio, centrali elettriche, sistemi di approvvigionamento idrico industriale, sistemi antincendio, navi, edifici e così via.
Flusso costante e irregolare.
Il flusso si dice stazionario quando le condizioni in qualsiasi punto sono costanti rispetto al tempo. Un'interpretazione restrittiva di questa definizione porterebbe alla conclusione che il flusso turbolento non è mai stato veramente stazionario. Tuttavia, ai fini del presente studio, è opportuno considerare il moto generale del fluido come criterio e le fluttuazioni irregolari associate alla turbolenza solo come un'influenza secondaria. Un esempio evidente di flusso stazionario è una portata costante in un condotto o in un canale aperto.
Come corollario, ne consegue che il flusso è non stazionario quando le condizioni variano nel tempo. Un esempio di flusso non stazionario è una portata variabile in un condotto o canale aperto; questo è solitamente un fenomeno transitorio successivo o seguito da una portata costante. Altri fenomeni noti
Esempi di natura più periodica sono il moto ondoso e il movimento ciclico di grandi masse d'acqua nel flusso di marea.
La maggior parte dei problemi pratici di ingegneria idraulica riguarda il flusso stazionario. Questo è un vantaggio, poiché la variabile tempo nel flusso vario complica notevolmente l'analisi. Di conseguenza, in questo capitolo, l'analisi del flusso vario sarà limitata a pochi casi relativamente semplici. È importante tenere presente, tuttavia, che diversi casi comuni di flusso vario possono essere ricondotti allo stato stazionario in virtù del principio del moto relativo.
Pertanto, un problema che coinvolge un'imbarcazione che si muove in acqua ferma può essere riformulato in modo che l'imbarcazione sia ferma e l'acqua sia in movimento; l'unico criterio per la similarità del comportamento del fluido è che la velocità relativa sia la stessa. Ancora una volta, il moto ondoso in acque profonde può essere ridotto a
stato stazionario supponendo che un osservatore viaggi con le onde alla stessa velocità.
Pompa di drenaggio dell'acqua centrifuga multistadio a turbina verticale con motore diesel Questo tipo di pompa di drenaggio verticale è principalmente utilizzata per il pompaggio di solidi sospesi (escluse fibre e sabbie) con un contenuto inferiore a 150 mg/L di liquami o acque reflue senza corrosione, a temperature inferiori a 60 °C. La pompa di drenaggio verticale di tipo VTP è una pompa per acqua verticale di tipo VTP e, sulla base dell'aumento e del collare, imposta la lubrificazione a olio del tubo ad acqua. Può emettere fumi a temperature inferiori a 60 °C, inviare a contenere una certa granulazione solida (come rottami di ferro e sabbia fine, carbone, ecc.) di liquami o acque reflue.
Flusso uniforme e non uniforme.
Il flusso si dice uniforme quando non vi è alcuna variazione nell'intensità e nella direzione del vettore velocità da un punto all'altro lungo il percorso del flusso. Per rispettare questa definizione, sia l'area del flusso che la velocità devono essere le stesse in ogni sezione trasversale. Il flusso non uniforme si verifica quando il vettore velocità varia con la posizione, un esempio tipico è il flusso tra confini convergenti o divergenti.
Entrambe queste condizioni alternative di flusso sono comuni nell'idraulica dei canali a cielo aperto, sebbene, in senso stretto, poiché il flusso uniforme viene sempre avvicinato asintoticamente, si tratti di uno stato ideale che viene solo approssimato e mai effettivamente raggiunto. È opportuno notare che le condizioni si riferiscono allo spazio piuttosto che al tempo e pertanto, nei casi di flusso chiuso (ad esempio, condotte in pressione), sono del tutto indipendenti dalla natura stazionaria o non stazionaria del flusso.
Data di pubblicazione: 29 marzo 2024