Кратка теоретична информация
Начало | За нас | обратна връзка
Ламинарни и турбулентни режими на движение.
Като се има предвид като идеална течност, пренебрегнем вискозитета си. Това води до факта, че съпротивлението на тялото се движи равномерно в неограничено пространство, е равен на нула, и е в съответствие с данните от експерименти с реални течности. В реално течности от леглото движат бавно, сили забавящи движението на частици легло движи с висока скорост и обратно, слой на частиците по-бързо бавна скорост слой. При ниски скорости слой пързалки течност върху един друг. Слоят на стик стена него. Обвързването сили са пропорционални на промяната в скоростта на потока в нормалната посока на скоростта. Най-силно те засягат, където степента на промяна са страхотни. Разположен в близост до повърхността на тялото (тръби, канали) област вискозен поток в която степента на промяна се нарича граничния слой.
Извън граничен слой ефектът е слаб и поведението на вискозитета на вискозна течност в близост до идеален поведение. В вискозна течност добавя две движения: случаен движение на молекули и посока движение на целия поток. С оглед на това, може да се изясни концепцията на граничния слой. На граничния слой е региона на вискозна течност, при което силите на триене и инерционни имат същия ред.
Многобройни наблюдения и експерименти показват, че има два основни режима на движение на течности: ламинарен и турбулентен.
В ламинарен поток на цялата маса на течността се движи паралелно плъзгане върху друг несмесващи потоци или слоеве.
В турбулентен режим разделяне течност частици се движат по произволен сложни траектории, потоци се смесват, и течен поток е произволно движеща се маса.
Фиг. 1. Експерименталната O.Reynoldsa:
1 5 - кранове; 2 - кораб с цвят течност; 3 - тръба с остър край;
4 - тръба; 6 - кораб; 7 - тръба за източване
в стъклена тръба 4 се прилага оцветена течност от съда 2. средната скорост в тръба 4 сечение # 969; Тя се определя от обема на водата, W, получени от приемника 5 за време Т: V = W / (# 969; т).
Експериментите бяха проведени при постоянна глава (в подкрепа на това е бил използван изтичане тръба 7) показва, че при ниски скорости на движение на водата в тръбата мастило 4 се движи в него в тънка струя успоредно на стената, без да се смесват с вода. След постигане на определени условия данните от експеримента средната скорост движение течност частици става хаотично, капене боя започва да ерозира, причинявайки цялата вода в тръбата е оцветен.
Trickle размазване се дължи на образуването на вихри и произволно движение на частици. Въпреки това, в стената, като с ламинарен поток, скоростта е нула (Фигура 2).
Фиг. скорост 2. Схеми в тръбата:
1 - в ламинарен поток; 2 - за турбулентен поток
В ламинарен флуиден поток в тръба крива на скорост е параболичен; скорост на произволна точка на VR поток =
където # 916; р - пад на налягането по протежение на тръбата; # 956; - динамичен вискозитет; L - дължина на тръбата; r0 - радиус на тръбата; R - радиусът на потока в точката за определяне на скоростта.
Максималната скорост в центъра на напречното сечение по оста на тръбата
Скоростта на потока през секция тръба Q =. (2)
Сравнение на формули (1) и (3) показва, че в ламинарен поток средна скорост от по-малко от 2 пъти максимално: Вав = 0,5vmax.
В бурната флуиден поток в тръбата само да говорим за средна скорост. Естеството на потока зависи от средната скорост Вав течност, г диаметър на тръбата, динамичният вискозитет # 956; и плътността на течността # 961;. Всички тези фактори са взети под внимание от страна на безразмерна комплекса, нарекоха "Рейнолдс номер"
където # 957; - кинематичен вискозитет.
Физически, броят на Рейнолдс е съотношението на инерционните сили и сгъстени сили на флуидния поток. По този начин, режимът на флуиден поток за всеки отделен случай в зависимост от броя на Рейнолдс. Многобройни опити определени гранична стойност на числото на Рейнолдс, над която потокът отива от ламинарен за турбулентен. Тази стойност се нарича критична Рейнолдс броя Rekr = 2320.
Средният процент, съответстващ на това се нарича критичните скорост VCR =.
За потоци с напречен разрез на друга форма, като характеристика, като се използва хидравлична радиус Rg или еквивалентен диаметър dekv:
Номерът на Рейнолдс е критерий за определяне режима на потока течност в тръби. Когато Re <2320 плавни движения се случва в режима за ламинарен когато Re> 2320 - в бурен. В прехода от ламинарен за турбулентен настъпва движение и обратно междинно съединение (преход) режим (Re = 2320 ... 4000), при които потоците имат вълнообразен профил, но не се смесват един с друг.
Напълно разработен турбулентен поток в тръби, монтирани на Re = 4000.
Пример 1. За определяне на числото на Рейнолдс и движението на водата в режим г вода тръба = 30 мм, ако скоростта на водния поток Q = 0136 м3 /s.Temperatura Вода 10 0 С
Холна секция поток
Средната скорост на водата в тръбата
Номерът на Рейнолдс Re =.
Уде # 957; -. Кинематичен вискозитет (съгласно таблица определи, че при температура на водата от 10 0 С # 957; = 1.31 # 8729; 10 -6 m 2 / сек).
Следователно, Re =. Тъй Re> Rekr = 2320, движението на водата е бурен.
Пример 2 Приложени в водоснабдяване и канализационни тръби имат минимален диаметър на Dmin = 12 mm диаметър Dmax = 3500 мм. Изчислената скорост на движение на водата в нея 0.5 ... 4 m / сек. Определяне на минималния и максималния брой на Рейнолдс и режим на водния поток в тези тръби.
Температурата на водата в системи за подаване на вода може да варира 0-30 0 ° С; съгласно таблица. Кинематичен вискозитет при 0 0 ° С 957 # 0 = 1,79 # 8729; 10 -6 m 2 / сек, и при 30 0 С # 957; 30 = 0.81 # 8729; 10 -6 m 2 / сек.
минимален брой Рейнолдс е при г = Dmin = 0012m, V = 0,5 м / сек, # 957 = # 957; 0:
Максималната число на Рейнолдс е в г = Dmax = 3,5 m, о = 4 м / сек, # 957 = # 957; 30:
Дори и минималният брой Рейнолдс по-голяма Rekr = 2320, така че тръбопроводите на водоснабдяването и режим на движение на отпадъчните води е винаги бурните.