Mehanika fluida - Otpori trenja i oblika

Otpori koji se javljaju na granici fluida i čvrste konture i koji su rezultat kretanja fluida se nazivaju hidrodinamički otpori. Sile proizišle iz tih otpora postoje samo ako postoji razlika u relativnim brzinama fluida i čvrste konture. Mogu se posmatrati dve situacije: kada se fluid kreće (teče) unutar čvrste, nepokretne konture (na primer tečenje kroz cevi) ili kada se fluid nalazi oko čvrste konture pri čemu kontura miruje a fluid se kreće (na primer mostovski stub) ili fluid miruje a kontura se kreće (na primer podmornica).

Oblast hidrodinamičkih otpora je važna jer sile otpora ulaze u ukupan bilans sila ili kao gubitak energije koji treba korektno obračunati ili kao aktivna sila sa kojom se treba "boriti", primiti je konstrukcijom ili je savladati nekim motorom.

Zajedničko za sve hidrodinamičke otpore je zavisnost strujne slike (rasporeda brzina) od relativnog odnosa brzina (inercijalni uticaj) i viskoznosti, odnosno, od Rejnoldsovog broja. Pri malim brzinama i jakoj viskoznosti (odnosno pri malim Rejnoldsovim brojevima) strujanje je laminarno a raspored brzina je moguće analitički odrediti. Za velike Rejnoldsove brojeve viskoznost je slaba da spreči pojavu turbulencije, pa raspored brzina (kao i hidrodinamičke otpore) nije više moguće odrediti analitički, već su neophodna i eksperimentalna istrazivanja. Analize dodatno komplikuje i činjenica da granica izmedju dva režima kretanja, laminarnog i turbulentnog, nije precizna već u mnogome zavisi od uslova strujanja.

U nastavku ove glave će se prvo detaljnije analizirati otpori pri kretanju fluida u cevi. U glavi Ustaljeno tečenje fluida kroz cevi je bilo privremeno usvojeno da je koeficijent trenja l konstantan. Ovde će se pokazati da je on funkcija i brzine i hrapavosti cevi, u zavisnosti od režima tečenja. U drugom delu ovog poglavlja izučavaće se otpori kretanja tela kroz fluid (ili obrnuto, otpor prilikom kretanja fluida oko nepokretnog tela) pri čemu će se ukupni otpori razdvojiti na dve grupe: na otpore usled trenja i otpore nastale promenom rasporeda brzina pa time i promenom pritisaka oko tela.

Otpori koji se javljaju na granici fluida i čvrste konture i koji su rezultat kretanja fluida se nazivaju hidrodinamički otpori. Sile proizišle iz tih otpora postoje samo ako postoji razlika u relativnim brzinama fluida i čvrste konture. Mogu se posmatrati dve situacije: kada se fluid kreće (teče) unutar čvrste, nepokretne konture (na primer tečenje kroz cevi) ili kada se fluid nalazi oko čvrste konture pri čemu kontura miruje a fluid se kreće (na primer mostovski stub) ili fluid miruje a kontura se kreće (na primer podmornica). Oblast hidrodinamičkih otpora je važna jer sile otpora ulaze u ukupan bilans sila ili kao gubitak energije koji treba korektno obračunati ili kao aktivna sila sa kojom se treba "boriti", primiti je konstrukcijom ili je savladati nekim motorom. Zajedničko za sve hidrodinamičke otpore je zavisnost strujne slike (rasporeda brzina) od relativnog odnosa brzina (inercijalni uticaj) i viskoznosti, odnosno, od Rejnoldsovog broja. Pri malim brzinama i jakoj viskoznosti (odnosno pri malim Rejnoldsovim brojevima) strujanje je laminarno a raspored brzina je moguće analitički odrediti. Za velike Rejnoldsove brojeve viskoznost je slaba da spreči pojavu turbulencije, pa raspored brzina (kao i hidrodinamičke otpore) nije više moguće odrediti analitički, već su neophodna i eksperimentalna istrazivanja. Analize dodatno komplikuje i činjenica da granica izmedju dva režima kretanja, laminarnog i turbulentnog, nije precizna već u mnogome zavisi od uslova strujanja. U nastavku ove glave će se prvo detaljnije analizirati otpori pri kretanju fluida u cevi. U glavi Ustaljeno tečenje fluida kroz cevi je bilo privremeno usvojeno da je koeficijent trenja l konstantan. Ovde će se pokazati da je on funkcija i brzine i hrapavosti cevi, u zavisnosti od režima tečenja. U drugom delu ovog poglavlja izučavaće se otpori kretanja tela kroz fluid (ili obrnuto, otpor prilikom kretanja fluida oko nepokretnog tela) pri čemu će se ukupni otpori razdvojiti na dve grupe: na otpore usled trenja i otpore nastale promenom rasporeda brzina pa time i promenom pritisaka oko tela.	Sadržaj glave 7
	7 Hidrodinamički otpori 7.1 Trenje pri jednolikom tečenju kroz cev 7.1.1 Koeficijent linijskog gubitka energije 7.1.2 Trenje u cevi pri laminarnom tečenju 7.1.3 Prelaz iz laminarnog u turbulentno tečenje 7.1.4 Granica izmedju laminarnog i turbulentnog tečenja 7.1.5 Turbulentno tečenje u cevi 7.1.6 Otpori trenja u cevima različitih poprečnih preseka 7.2 Ukupni otpori tela 7.3 Trenje uz ravnu (usamljenu) ploču 7.3.1 Osnovne pretpostavke 7.3.2 Raspored brzina i granični sloj oko tanke ploče 7.3.3 Proračun debljine graničnog sloja 7.3.4 Tangencijalni napon i sila trenja 7.4 Otpori oblika 7.4.1 Osnovne pretpostavke 7.4.2 Raspored pritisaka oko tela za idealan fluid 7.4.3 Tačka odvajanja graničnog sloja 7.4.4 Vrtložni trag 7.4.5 Proračun sile otpora oblika 7.4.6 Sila uzgona

Glava 7: Otpori trenja i oblika