Известно, что при ламинарном режиме движения жидкости потери энергии (напора) вдоль потока объясняются сопротивлением сил внутреннего трения и, следовательно, зависят от вязкости жидкости.
Аналитически влияние сил внутреннего трения учитывается при этом зависимостью с помощью критерия. Иными словами, коэффициент сопротивления трения по длине при ламинарном движении является функцией только критерия Рейнольдса, а от материала и состояния поверхности стенок, окружающих поток, не зависит.
Иное положение наблюдается при турбулентном движении. Здесь нет однообразия с точки зрения действующих сил в различных точках сечения потока. Так, в пристенном слое турбулентного потока, благодаря направляющему действию стенок, сказывается, главным образом, вязкость жидкости и, следовательно, источником потерь напора в этом тончайшем слое являются силы внутреннего трения.
В переходной зоне — между пристенным слоем и ядром турбулентного потока проявляют себя силы вязкости и силы инерции, обусловленные пульсационными изменениями скорости. Наконец, в центральной части потока — в турбулентном ядре, где скорость частиц вдоль потока практически одинакова, жидкость ведет себя как невязкая и потери энергии (напора) вдоль потока по его длине определяются только инерционными усилиями.
В качестве источника потерь энергии при турбулентном движении инерционные силы проявляют себя через касательные силы, обусловленные турбулентным перемешиванием частиц. Это перемешивание, в свою очередь, зависит от турбулентной или виртуальной вязкости.
В соответствии с изложенным, потери энергии вдоль потока при турбулентном режиме движения не будут зависеть от материала и состояния поверхности трубопровода до тех пор, пока существует пристенный вязкий подслой, покрывающий неровности внутренней поверхности.
