Ламинарно и турбулентно струјање. флуида режими

Проучавање особине течности и гасова проток је веома важна за индустрију и комуналних делатности. Ламинарно и турбулентно струјање утицај на брзини преноса воде, нафта, природни гас цевовода за различите намене, утиче на остале параметре. Ови проблеми до научних Хидродинамицс.

класификација

У научном окружењу флуида режима протока и гасова су подељени у две врло различите класе:

• ламинарни (инкјет);
• турбулентна.

Такође, разликују прелазну фазу. Узгред, израз "течност" има широк значење: то може бити нестишљив (течност у ствари је), стишљиву (гаса), проводни, итд ...

досије

Други Мендељејев 1880., идеја о постојању два супротна режима протока је изражена. За више детаља о овом питању испитао британски физичар и инжењер Осборне Реинолдс који су завршили студије 1883. године. Прво, практично, а затим помоћу формуле утврђено је да на ниском стопом протока од течног транспорта постаје ламинарној облик: слојева (проток честица) је скоро не мешају и настави даље паралелне стазе. Међутим, када се превазиђу одређену критичну вредност (за различите услове је другачије), мењају услови протока течности Титуле Реинолдс број: струјање јет постаје хаотично вортек - тј турбулентан. Како се испоставило, ови параметри су донекле инхерентне и гасови.

Практични енглески научник прорачуни су показали да понашање, нпр вода, веома зависи од облика и димензија резервоара (цеви, канали, капилара, итд), у којој тече. У цеви има кружни попречни пресек (што се користи за монтажу цевовода под притиском), његов Реинолдс нумбер - формула критичног стања описан како следи: Ре = 2300. Да би отворили канал протока Реинолдова броја је другачија: Ре = 900. За мање вредности за Ре наређује, на слободи - хаотичан.

ламинарни

За разлику турбулентна ламинарни је природа и правац воде (гас) токова. Крећу слојеве без мешања и без пулсације. Другим речима, кретање одвија равномерно без необичне скокове у правцу притиска и брзине.

Ламинарни проток флуида се формира, на пример, у уским крвних судова живих ствари, биљке капилара и под сличним условима, у струји веома вискозних течности (лож-уља преко цевовода). За визуелизацију протока Јет довољна да открије мало славину - воде ће тећи мирно, равномерно, без мешања. Ако одврните спигот до краја, притисак у систему ће порасти и ток ће постати хаотична.

турбулентно струјање

За разлику од ламинарно, где суседне честице крећу дуж суштински паралелне путеве, а турбулентно струјање течности је поремећено природа. Ако користимо приступ Лагранге, путање честица могу произвољно преклапају и понашају се сасвим непредвидиво. Кретање течности и гасова под овим условима увек пролазне, са овим параметрима нонстатионаритиес могу имати веома широк асортиман.

Као протока ламинарни гаса у турбулентне режима прихода, може се пратити на примеру праменови дима запаљене цигарете у мирном ваздуху. У почетку, честице крећу скоро паралелне путеве непромењене у времену. Дим изгледа фиксна. Онда у једном тренутку одједном постоји велики Еддиес које се крећу потпуно насумично. Ови вртлози разбити на мање - у још мањи и тако даље. На крају, практично пуши меша са околном ваздуху.

турбуленције циклуса

Горњи пример је уџбеник, а од његових запажања научници су направили следеће закључке:

1. Ламинарно и турбулентно струјање су вероватноће у природи: прелазак из једног режима у други није у баш на правом месту, а на прилично произвољног, случајним локацији.
2. Прво, постоје велике вртлози који су већи од величине праменови дима. Покрет постаје нестабилан и снажно анизотропно. Велики токови постају нестабилне и разбити на мање и мање. Према томе, постоји хијерархија вировима. Енергија кретања се преноси од великих до малих, а на крају овог процеса нестаје - енерги расипање јавља у малим размерама.
3. Турбулентно струјање је несталан: посебна вртлог може бити у потпуно случајног, непредвидиво.
4. Мешање дим са околном ваздуху не одвија под ламинарно, а турбулентно - је веома интензивна.
5. Упркос чињеници да су гранични услови су стационарни, сама турбуленција има изражен пролазног карактера - сви параметри гас-Динамичка промена током времена.

Постоји још једна важна особина турбуленције: увек је тродимензионална. Чак и ако узмемо у обзир једнодимензионални проток у цеви или дводимензионални граничног слоја и даље кретање бурних вировима јављају у правцу три координатних оса.

Реинолдс нумбер: формула

Прелазак из ламинарно до турбуленције карактерише тзв критичног Реинолдс број:

_{Ре Цр = (ρуЛ / м)} цр,

где ρ - густина стреам, у - проток карактеристика; Л - Проточна карактеристика величину μ - коефицијент динамичке вискозности, цр - за стране цеви са кружним попречним пресеком.

На пример, за проток са брзине У у цеви Л се користи као пречника цеви. Озборн Рејнолдс је показао да је у овом случају, 2300 <Одг _Кр <20000. Ширење је веома велики, готово за ред величине.

Сличан резултат се добија у граничном слоју на вафла. Карактеристична величина се узима као удаљености од предње ивице плоче, а затим 3 × ¹⁰ мај <Одг _Цр <4 × ¹⁰ април. Ако је Л дефинисан као дебљина граничном слоју је 2700 <Ре _цр <9000. Постоје експериментална студија које су показале да је вредност Ре _цр може бити још већи.

Концепт брзине узнемиравања

Ламинарно и турбулентно струјање течности, и сходно томе, критична вредност Реинолдс броја (Ре) зависи од многих фактора: градијент притиска, висине неравнина неравнина, интензитет турбуленције у спољашњем проток, температурне промене и тако даље Ради погодности, ови агрегата фактори се називају брзина пертурбатион. јер они имају одређени утицај на стопу протока. Ако је ово поремећај је мали, може да се реши вискозних снаге које желе да усклади поље брзине. За велике пертурбације тока могу постати нестабилна, и турбуленције јавља.

С обзиром да је физички смисао Реинолдс броја - однос инерцијалних сила и вискозних снага, озлојеђеност токови обухваћена формулом:

Ре = ρуЛ / μ = ρу ² / (μ × (У / л )).

Бројилац је два пута брзина главу и именилац - вредност је по налогу трењем стреса, ако бих се узима као дебљина граничног слоја. Динамички притисак тежи да уништи равнотежу и силе трења противе. Међутим, нејасно је због чега су снаге инерције (или брзине притиска) доводи до промена само када су 1000 пута више вискозних снаге.

Прорачуни и чињенице

Вероватно, још боље да се користи као карактеристичног брзина Одг _ЦР није апсолутна брзина протока у, а брзина поремећаја. У овом случају, критични Реинолдс број ће бити око 10, односно када се прекорачи динамички поремећај притиска вискозне напрезања преко 5 пута протока ламинарни на бурну флуида токова. Ова дефиниција Ре према неким научницима је добро објашњен следећим експериментално доказане чињенице.

За савршено јединствен профил брзина на савршено глаткој површини се традиционално одређује по броју Одг _Цр тежи бесконачности, то јест, транзиција заправо дешава на турбуленције. Овде Реинолдс број одређује размерама пертурбације брзине испод критичне вредности, која је једнака 10.

У присуству вештачког турбуленције, узрокујући спласх стопу поредити са основном стопом, проток постаје бурне по много нижим Реинолдс бројеве него Ре цр _{утврђене} од апсолутне вредности брзине. Ово омогућава коришћење коефицијента Ре _ЦР = 10, где је карактеристика брзина је апсолутни вредност брзине узнемиравања узроковане горе наведених разлога.

Стабилност режима ламинарној комори у плану

Ламинарно и турбулентно струјање је заједничка за све врсте течности и гасова под различитим условима. Ламинарном природа тока су ретки и одликују, на пример, за уске подземне потока равнице. Много више, ово питање је забринутост научника у контексту практичне примене за превоз цевоводом воде, нафте, гаса и других течности.

П стабилност ламинарни је уско повезан са студија узнемирава кретање главног тока. Утврђено је да утичу на тзв малих поремећаја. У зависности од тога да ли су они расту или нестати временом, основни ток се сматра стабилна или нестабилна.

За стишљивог и не стишљивих течности

Један од фактора који утичу на ламинарно и проток бурну течности је његова компресија. Ова течност му је посебно важно у проучавању стабилности нестационарних процеси са брзим променама у примарном струје.

Студије показују да ламинарни од нестишљиво у цевима у цилиндричног је отпоран на релативно малим акисимметриц и не-акисимметриц поремећаја у времену и простору.

Недавно, калкулације изводе о утицају поремећаја на отпор акисимметриц протока у улазном делу цилиндричног цеви где је главна струја зависи од две координате. Координата оса цеви се сматра као параметар који утиче на профил брзине дуж полупречника главне цеви протока.

закључак

Упркос вековима студија, не можемо рећи да је ламинарно и турбулентно струјање је темељно проучавао. Експериментална истраживања на микро нивоу, подизање нових питања која захтевају образложену прорачуна оправдање. Природа истраживања је примена и употреба: светски хиљада километара воде, нафте, гаса и производа. На дуже уведена техничка решења за смањење турбуленција током транспорта, ефикаснија ће бити.