Hydraulický odpor

Hydraulický odpor při proudění tekutiny je způsoben jednak hydraulickou drsností stěn potrubí či koryta a současně vzájemným třením částic tekutiny (vazkostí tekutiny), jednak nejrůznějšími singularitami, v nichž dochází k deformaci rychlostního a tlakového pole (změna směru, zúžení, rozšíření – ať již náhlé nebo pozvolné, dělení či naopak stékání proudu, uzávěry a měrná zařízení atd.).

Hydraulické odpory se projevují jako ztráta mechanické energie; pokud ztráta vzniká podélným pohybem tekutiny a je působena hydraulickou drsností a vazkostí tekutiny, mluvíme o ztrátě třením, která je úměrná délce úseku, na které proudění probíhá či jej sledujeme, v singularitách vznikají tzv. ztráty místní. V obou případech vznikají v tekutině turbulentní víry, které se postupně rozpadají až na pohyb jednotlivých molekul a mechanická energie se mění v energii převážně tepelnou. Tato disipace energie je tedy podstatou hydraulických ztrát.

Ztráty pro reálnou kapalinu můžeme vyjádřit z Bernoulliho rovnice (ve vodohospodářské hydraulice se používá zásadně výškový tvar)^[1]

${\displaystyle h_{1}+{p_{1} \over {\rho g}}+{{\alpha _{1}v_{1}^{2}} \over {2g}}=h_{2}+{p_{2} \over {\rho g}}+{{\alpha _{2}v_{2}^{2}} \over {2g}}+\textstyle \sum \displaystyle Z}$

kde ${\displaystyle h_{i}}$ [m] je tzv. geodetická výška [m] (výška osy potrubí či povrchu dna koryta nad srovnávací rovinou) v ${\displaystyle i}$-tém profilu, ${\displaystyle p_{i}}$ je tlak [Pa] (tlak v ose potrubí či hydrostatický tlak na dně koryta) v ${\displaystyle i}$-tém profilu, ${\displaystyle \rho }$ je hustota kapaliny [kgm³], ${\displaystyle g}$ tíhové zrychlení [ms⁻²], ${\displaystyle \alpha _{i}}$ Coriolisovo číslo v ${\displaystyle i}$-tém profilu, a ${\displaystyle v_{i}}$ střední průřezová rychlost [ms⁻¹] v ${\displaystyle i}$-tém profilu, a

${\displaystyle \textstyle \sum \textstyle Z=\textstyle \sum \textstyle Z_{t}+\textstyle \sum \textstyle Z_{m}}$

kde ${\displaystyle Z_{t}}$ je ztráta třením [m] v každém jednotlivém úseku a ${\displaystyle Z_{m}}$ je místní ztráta [m] v každé singularitě. Přitom v Bernoulliho rovnici je ${\displaystyle p_{i} \over \rho g}$ [m] tzv. tlaková, ${\displaystyle {\alpha v_{i}^{2}} \over {2g}}$ [m] rychlostní výška.

Reference