Большая Советская Энциклопедия (ТР)

Тру'бка ве'кторная , совокупность всех векторных линий векторного поля, проходящих через некоторую замкнутую кривую (см. Поля теория ). С каждым векторным полем связано векторное поле его вихря (см. Вихрь векторного поля). Т. в. поля вихря называются вихревыми трубками поля. Поток вихря (см. Поток векторного поля) через любые сечения вихревой трубки постоянен и называется напряжением вихревой трубки.

Трубка тока

Тру'бка то'ка в гидромеханике, трубка, составленная из линий тока , проходящих через точки небольшого замкнутого контура внутри движущейся жидкости. Касательные к линиям тока совпадают с направлением скоростей движения частиц жидкости, находящихся на этих линиях. При неустановившемся движении жидкости линии тока меняются от момента к моменту, и поэтому Т. т. тоже меняет свою форму. При установившемся движении жидкости линии тока совпадают с траекториями частиц и остаются неизменными; в этом случае Т. т. сходна с трубкой с твёрдыми стенками, внутри которой происходит течение жидкости с постоянным расходом через сечение трубки. Если плотность постоянная, то Т. т. будут сужаться или расширяться в зависимости от того, будет ли скорость увеличиваться или уменьшаться. Такое поведение Т. т. имеет место и при переменной плотности (то есть для газа), но только до тех пор, пока скорость установившегося течения газа не превысит местную скорость звука; после этого дальнейшее возрастание скорости течения газа сопровождается не сужением Т. т., а её расширением.

Трубки гидрометрические

Тру'бки гидрометри'ческие , трубки пневмометрические, устройства для измерения величины и направления скорости, а также расхода жидкости или газа, основанные на измерении давления в потоке. Применяются для измерения скоростей течения воды в реках, каналах, лотках и трубах, скоростей воздушных потоков, а также относительных скоростей движения судов и самолётов.

  Широко распространена комбинированная трубка Пито — Прандтля, которая представляет собой цилиндрическую трубку с полусферическим носиком (рис. 1 ), ось которой устанавливается вдоль потока. Через центральное отверстие на полусфере (критическая точка) измеряется полное давление p ₀ ; другое отверстие (или ряд отверстий) I располагается на боковой поверхности трубки на расстоянии нескольких диаметров трубки от носика и от державки и служит для измерения статического давления р . Геометрическая форма Т. п., форма отверстий и расстояние от них до носика трубки выбираются так, чтобы давление в боковых отверстиях по возможности мало отличалось от статического давления в исследуемой точке потока. Небольшое несоответствие давлений учитывается поправочным коэффициентом x , который определяют тарировкой. Зная р и p ₀ , вычисляют скорость потока v на основании уравнения Бернулли. Для несжимаемой жидкости ; плотность r может быть найдена по Клапейрона уравнению или другим способом. При измерении скоростей воздуха выше 50—60 м/сек необходимо учитывать сжимаемость воздуха. Трубка Пито — Прандтля применяется также для определения u и Маха числа М в сверхзвуковом потоке.

  При малых скоростях потока (u < 6 м/сек ) или при больших разрежениях, когда Рейнольдса число Re < 300, наблюдается значительное возрастание коэффициента x ; Трубкой Пито — Прандтля можно пользоваться и при очень малых Re , включая и свободномолекулярное течение (см. Аэродинамика разреженных газов ) (при > 1), однако её практическое применение для этих течений наталкивается на ряд трудностей, связанных с тарировкой и измерением весьма малых абсолютных давлений.

  Для измерения скорости потока существует большое количество модификаций трубки Пито — Прандтля (трубки Брабе, Лосиевского, Престона и др.); кроме того, скорость мерят Вентури трубой . Направление потока измеряют цилиндрическими и сферическими насадками, комбинациями из трёх расположенных под углом трубок Пито и т.д., показания которых очень чувствительны к направлению потока.

  Для исследования полей скоростей в пограничном слое потока вязкой жидкости или газа вблизи твёрдой стенки применяется трубка Стэнтона, измеряющая скоростной напор в потоке с большим вертикальным градиентом скорости (рис. 2 ); она устанавливается непосредственно на поверхности обтекаемого тела и перемещается по вертикали с помощью микрометрического винта. Измеренное трубкой давление относится к эффективному расстоянию от стенки, определяемому из тарировки. Скорость вычисляют по разности полного давления, измеренного трубкой, и статического давления на стенке канала.

  Лит.: Физические измерения в газовой динамике и при горении, пер. с англ., ч. 1—2, М., 1957; Горлин С. М., Слезингер И. И., Аэромеханические измерения, М., 1964; Попов С. Г., Измерение воздушных потоков, М. — Л., 1947.

  Л. В. Козлов.

Рис. 2. Схема трубки Стэнтона.

Рис. 1. Схема трубки Пито — Прандтля.