Rychlost proudění

Rychlost proudění kapalin se v hydraulice, hydrologii i hydrometrii vždy měří v profilu kolmém k proudnicím. Běžně se však předpokládá proudění rovnoběžné s osou vedení (potrubí nebo koryta) a udává v metrech za sekundu.

Popis

Při proudění kapaliny je díky viskozitě (vnitřnímu tření, vazkosti) kapaliny a díky tření proudící kapaliny o stěny vedení (potrubí či koryta) rychlostní profil nerovnoměrný. Navíc se díky turbulenci postupný pohyb kapaliny skládá s pohybem turbulentních vírů, takže vektor rychlosti v libovolném bodě kapaliny mění v čase svoji velikost i směr. +more Z těchto důvodů rozeznává se v hydromechanice, hydraulice, hydrologii a hydrometrii rozeznává více rychlostí, charakterizovaných svými názvy, plus několik dalších zvláštního významu (viz např. ).

Okamžitá místní (též bodová) rychlost \overrightarrow{u} [ms−1] je rychlost charakterizovaná velikostí a směrem jejího vektoru v určitém časovém okamžiku t a bodě profilu.

Časově střední místní rychlost (není-li udáno jinak, zpravidla se rozumí podélná složka rychlosti, protože časově střední svislá i příčná složka rychlosti, které jsou působeny turbulentními fluktuacemi, by měly být rovny nule) je

u=\lim_{T \to \infty} {1 \over T}\int_0^T \overrightarrow{u}\ dt.

V podstatě je u [ms−1] postupová rychlost kapaliny v daném bodě po eliminaci turbulentních pulsací rychlosti. Zpětně se dá uvažovat, že např. +more podélná složka okamžité bodové rychlosti je.

\overrightarrow{u}_x= u + u'_x

kde u je podélná složka časově střední místní rychlosti a u'_x [ms−1] je podélná složka turbulentní pulsace rychlosti.

Protože rozdělení rychlosti po profilu zpravidla není dostatečně dobře známo (bylo sice odvozeno několik teoretických modelů, avšak ty platí v podstatě jen v přímé trati konstantního tvaru i ostatních parametrů), zavádí se střední průřezová rychlost (často zkráceně jen průřezová rychlost) v [ms−1] definovaná na základě rovnice kontinuity jako

v={Q \over S}

kde Q [m3s−1] je objemový průtok a S [m2] průtočná plocha.

Rychlost maximální v_{max} je největší rychlost v daném profilu.

Rychlost povrchová v_p je rychlost proudění v otevřeném korytě těsně pod hladinou; je důležitá při měření průtoku pomocí hladinových plováků.

Rychlost dnová v_d je rychlost proudění v otevřeném korytě v těsné blízkosti dna.

Střední svislicová rychlost v_s je střední rychlost v měrné svislici (viz metoda rychlost - plocha pro koryta).

Třecí rychlost v_*je teoretický pojem, užívá se zejména v popisu rozdělení rychlosti; dá se vyjádřit více způsoby:

v_*= \sqrt {\tau_0 \over \rho}= \sqrt {gRi}={{v\sqrt{g}}\over C}

kde \tau_0 [Pa] je tangenciální napětí na stěně, \rho [kgm−3] hustota kapaliny, g [ms−2] gravitační zrychlení, R [m] hydraulický poloměr, i [-] sklon čáry energie, v [ms−1] střední průřezová rychlost a C [m0,5s−1] Chézyho rychlostní součinitel.

Kritická rychlost v_k je střední průřezová rychlost při kritickém proudění v otevřeném korytě.

Reference

Kategorie:Hydraulika Kategorie:Hydrologie Kategorie:Hydrometrie