II зона (2000< Re<4000) – зона перемежаемости ламинарного и турбулентного режимов течения.
При данном режиме течения коэффициент гидравлического трения l также не зависит от шероховатости, а зависит, как и в предыдущем случае, только от числа Рейнольдса, то есть lII = f ( Re ). С увеличением числа Рейнольдса Re относительная продолжительность существования турбулентного режима растет, ламинарного – уменьшается. В этой зоне коэффициент гидравлического трения
, (9)
где коэффициент c определяется следующей зависимостью:
(10)
III зона 
– зона “гладкостенного” сопротивления.
В зоне “гладкостенного” сопротивления коэффициент гидравлического трения l зависит только от числа Рейнольдса, то есть 
Если Re < 105 коэффициент гидравлического трения l может быть определен по формуле Блазиуса:
. (11)
Если Re > 105 коэффициент гидравлического трения l может быть определен по формуле Филоненко и Альтшуля:
(12)
IV зона 
< Re < 
– переходная зона.
В этой зоне коэффициент гидравлического трения l зависит как от числа Рейнольдса, так и от шероховатости, то есть 
и может быть определен по формуле Кольбрука:
(13)
V зона 
– зона “квадратичного” сопротивления.
В зоне “квадратичного” сопротивления коэффициент гидравлического трения l вполне определяется шероховатостью стенок канала или труб, то есть 
. Для определения коэффициента гидравлического трения l в этой зоне можно, например, воспользоваться формулой Никурадзе и Прандтля:
, (14)
либо формулой Шифринсона
. (15)
Для определения коэффициента гидравлического трения l в турбулентной области течения можно использовать универсальную формулу Альтшуля:
. (16)
На рис. 10 показана зависимость коэффициента гидравлического трения l от числа Рейнольдса Re во всей области сопротивления.
Рис. 10. График изменения коэффициента гидравлического трения l
от числа Рейнольдса Re
Таким образом, объединив зависимости (1) – (3), получим:
– для круглых труб и каналов, (17)
– для труб и каналов любого профиля. (18)
Порядок выполнения работы
1. Перенести из табл. № 9 лабораторной работы № 6 в табл. 11 (см. Приложение) следующие данные канала постоянного сечения: значения пьезометрических напоров сечений III и V ( 
и 
); значение средней скорости (VIII = VV) и скоростного напора 
, а также кинематичес-кого коэффициента вязкости n. Либо снять показания пьезометров в вышеназванных сечениях ( и ). Измерить время t (в секундах) перемещения уровня воды в баке на произвольно заданную величину S и температуру в помещении t в 0С с целью дальнейшего определения:
– средней скорости V течения воды в канале постоянного сечения
; (19)
– скоростного напора
; (20)
– кинематического коэффициента вязкости воды n
. (21)
Числовые значения поперечного сечения бака А и В, а также площади канала постоянного сечения w определить по табло на устройстве № 4.
2. Определить опытное значение потерь напора на трение по длине 
как разность пьезометрических напоров (показаний пьезометров) в сечениях III и V, то есть
. (22)
3. Измерить длину ℓ между сечениями III и V.
4. Вычислить число Рейнольдса Re по уравнению (5), предварительно определив диаметр сечения d по площади канала w, и относительную шероховатость k по формуле (7), приняв абсолютную шероховатость стенок канала Δ = 0,001 мм.
5. Определив зону сопротивления, вычислить коэффициент гидравлического трения l по формуле, соответствующей данной зоне сопротивления.
6. Найти расчетное значение потерь напора на трение 
по формуле (17).
5. Определить относительное расхождение d опытного 
и расчетного значений потерь напора на трение.
6. Сделать выводы по лабораторной работе.
приложение
Таблица 1
К лабораторной работе № 1
| Вид жидкости | r, м | W, м3 | Δt, 0С | ℓ, м | Δ W, м3 | β t, 0С–1 | β t*, 0С–1 |
| Спирт |
Таблица 2
К лабораторной работе № 1
| Вид жидкости | m, кг | d, м | h, м | ρ, кг/м3 | ρ*, кг/м3 |
| Вода |
Таблица 3
К лабораторной работе № 1
| Вид жидкости | ρ, кг/м3 | τ, с | ℓ, м | d, м | D, м | ρш, кг/м3 | ν, м2/с | ν*, м2/с |
| М-8В | 0,02 |
Таблица 4
К лабораторной работе № 1
| Вид жидкости | М, м2/с2 | τ, с | ν, м2/с | t, 0С | ν*, м2/с |
| М-8В |
Таблица 5
К лабораторной работе № 1
| Вид жидкости | К, м3/с | ρ, кг/м3 | n | σ, Н/м | σ*, Н/м |
| М-8В |
Таблица 6
К лабораторной работе № 3
| № п/п | Наименование величин, | Обозначения, | Условия опыта
| |
| р о > р ат | р о < р ат | |||
| 1 | Пьезометрическая высота, м | h п | ||
| 2 | Уровень жидкости в резервуаре, м | h | ||
| 3 | Манометрическая высота, м | h м | –––––– | |
| 4 | Вакуумметрическая высота, м | h в | –––––– | |
| 5 | Абсолютное давление на дне резервуара по показанию пьезометра, Па | р а = р ат + r × g × hп | ||
| 6 | Абсолютное давление в резервуаре над жидкостью, Па |  = р ат + r × g × hм
= р ат – r × g × hв
| 
|
|
| 7 | Абсолютное давление на дне резервуара через показания мановакуумметра и уровнемера, Па |
 = + r × g × h
| ||
| 8 | Относительная погрешность результатов определения давления на дне резервуара, % |
d = 100(р а – )/р а
| ||
Таблица 7
К лабораторной работе № 4
| Ламинарный режим | Турбулентный режим | Расширение потока | Обтекание стенки | |||
| 
| 
|     
|
Таблица 8
К лабораторной работе № 5
| № п/п | Наименование величин, размерность |
Обозначения, формулы
| № опыта | |
| 1 | 2 | |||
| 1 | Температура воды, 0С | t | ||
| 2 | Кинематический коэффициент вязкости, м 2/с |
| ||
| 3 | Изменение уровня воды в баке, м | S | ||
| 4 | Время наблюдения за уровнем S, с | t | ||
| 5 | Объем воды, поступившей в бак за время t, м 3 |
| ||
| 6 | Расход воды, м3/с | 
| ||
| 7 | Cредняя скорость течения в канале, м/с |
| ||
| 8 | Число Рейнольдса |
| ||
| 9 | Название режима течения | Re< 2300 – ламинарный режим Re >2300 – турбулентный режим | –––– | –––– |
Таблица 9
К лабораторной работе № 6
|
Канал постоянного сечения | ||||||||
| № п/п | Наименование величин, размерность | Обозначения, формулы | Сечения канала | |||||
| I | II | III | IV | V | VI | |||
| 1 | Пьезометрический напор, м |
| ||||||
| 2 | Изменение уровня воды в баке, м | S |
| |||||
| 3 | Время наблюдения за уровнем S, с | t |
| |||||
| 4 | Расход воды, м 3/с | 
|
| |||||
| 5 | Площадь сечения канала, м2 | w |
| |||||
| 6 | Средняя скорость, м/с |
|
| |||||
| 7 | Скоростной напор, м | 
|
| |||||
| 8 | Полный напор, м |
| ||||||
Окончание таблицы 9
|
Канал переменного сечения | ||||||||
|
№ п/п |
Наименование величин, размерность |
Обозначения, формулы |
Сечения канала | |||||
| I | II | III | IV | V | VI | |||
| 1 | Пьезометрический напор, м |
| ||||||
| 2 | Изменение уровня воды в баке, м | S |
| |||||
| 3 | Время наблюдения за уровнем S, с | t |
| |||||
| 4 | Расход воды, м 3/с | 
|
| |||||
| 5 | Площадь сечения канала, м2 | w | ||||||
| 6 | Средняя скорость, м/с |
| ||||||
| 7 | Скоростной напор, м | 
| ||||||
| 8 | Полный напор, м | 
| ||||||
Таблица 10
К лабораторной работе № 7
|
№ п/п |
Наименование величин, размерность
|
Обозначения, формулы | Вид сопротивления | |||
| Внезапное | Внезапное расширение | |||||
| cечения | cечения | |||||
| II | III | IV | V | |||
| 1 | Площадь сечения канала, м2 | w | ||||
| 2 | Полный напор, м | 
| ||||
| 3 | Скоростной напор, м | 
| ––––– | ––––– | ||
|
4 |
Опытные значения местных потерь, м |
|
|
––––––– | ||
|
––––––– |
| ||||
|
5 |
Коэффициенты местных сопротивлений | 
|
|
––––––– | ||
|
––––––– |
| ||||
|
6 |
Расчетные значения местных потерь, м | 
|
|
––––––– | ||
|
––––––– |
| ||||
|
7 |
Относительное расхождение опытного и расчетного значений потерь
|
|
|
––––––– | ||
|
––––––– |
| ||||
Таблица 11
К лабораторной работе № 8
| № п/п | Наименование величин, размерность | Обозначения, формулы | Значения величин |
|
1 |
Пьезометрический напор, м | 
| |
| |||
| 2 | Изменение уровня воды в баке, м | S | |
| 3 | Время наблюдения за уровнем H, с | t | |
| 4 | Площадь сечения канала, м2 | w | |
| 5 | Средняя скорость, м/с | 
| |
| 6 | Скоростной напор, м | 
| |
| 7 | Температура воды, 0С | t | |
| 8 | Кинематический коэффициент вязкости, м 2/с | 
| |
| 9 | Опытное значение потерь напора на трение по длине, м | 
| |
| 10 | Длина ℓ между сечениями III и V, м | ℓ | |
| 11 | Диаметр сечения канала, м | 
| |
| 12 | Число Рейнольдса | 
| |
| 13 | Относительная шероховатость | k = ∆/d | |
| 14 | Зона сопротивления | ||
| 15 | Коэффициент гидравлического трения | l | |
| 16 | Расчетное значение потерь напора на трение 
| 
| |
| 17 | Относительное расхождение опытного и расчетного значений потерь напора на трение | 
|