Laminar və turbulent axını. maye axını rejimlər

maye və qazların axını xassələri öyrənilməsi sənaye və kommunal üçün çox vacibdir. su nəqliyyatı dərəcəsi laminar və turbulent axını təsiri, neft, müxtəlif məqsədlər üçün təbii qaz boru kəmərlərinin, digər parametrləri təsir göstərir. Bu problemlər elm hidrodinamik yoxdur.

təsnifat

maye axını rejimlərin və qazların elmi mühitdə iki çox fərqli siniflərə bölünür:

• laminar (inkjet);
• turbulent.

Həmçinin keçid mərhələ ayırmaq. Yeri gəlmişkən, termini "maye" a geniş mənası var: bu sıkıştırılamaz ola bilər (maye əslində), bir compressible (qaz), keçirici, və s ...

hal tarixi

1880-ci ildə daha bir Mendeleyev iki əks axını rejimlərin mövcudluğu ideyası ifadə edildi. Daha ətraflı məlumat üçün bu məsələ ilə bağlı 1883-cü ildə iş başa Britaniya fizik və mühəndis Osborne Reynolds araşdırdı. demək olar ki, qarışdırmaq və paralel yolları boyunca hərəkət deyil qat (hissəcik axını): Birincisi, demək olar, sonra maye nəqliyyat aşağı axını dərəcəsi laminar forma olur ki, aşkar düsturlar istifadə edərək. Lakin, müəyyən tənqidi dəyər (müxtəlif şərait üçün müxtəlif deyil) aradan qaldırılması sonra, adı Reynolds sayı maye axını şərait dəyişir: jet axını xaotik burulğan olur - yəni, daşqın. Məlum olub ki, bu parametrləri müəyyən dərəcədə xas və qazlar var.

Praktiki ingilis alimi hesablamalar, davranış məsələn, su, bu axır olan tank (borular, kanalları, capillaries, və s.), Forma və ölçüləri çox asılıdır olduğunu göstərdi. - boruların (montaj təzyiq boru kəmərləri üçün istifadə belə) dairəvi kəsikli olan, onun Reynolds sayı formula tənqidi dövlət axını kanal açmaq üçün 2300. = Re: aşağıdakı kimi təsvir olunur var Reynolds sayı , Re kiçik dəyərlər üçün 900 = Re sifariş Müxtəlif xaotik - böyük.

laminar flow

bir laminar flow daşqın təbiət və su istiqaməti fərqli olaraq (qaz) axır. Onlar pozmadan və pulsations olmadan qat hərəkət. Başqa sözlə, hərəkət təzyiq istiqaməti və sürəti düzensiz jumps olmadan eyni yer tutur.

Laminar maye axını dar, məsələn, formalaşır qan damarlarının (boru kəməri ilə maye yanacaq) çox Özlü maye cari, canlıların, bitkilər capillaries və müqayisə şəraitində. jet axını görüntüləmək üçün bir az tap aşkar kifayətdir - su pozmadan, bərabər, sakit axacaq. sonuna spigot burub açmaq, sistem təzyiq artacaq və axın xaotik olacaq.

turbulent axını

qonşu hissəciklər əhəmiyyətli dərəcədə paralel yolları boyunca hərəkət orada bir laminar fərqli olaraq, maye daşqın axını nasaz xarakteri daşıyır. biz Lagrange yanaşma istifadə etsəniz, hissəciklər trayektoriyaları özbaşına üst-üstə düşür və kifayət qədər unpredictably davranmaq bilər. Bu şərtlər altında maye və qazların hərəkəti nonstationarities çox geniş ola bilər ki, bu parametrləri ilə, həmişə keçid var.

daşqın rejim vəsaitin daxil laminar qaz axını kimi, hələ havada yanan siqaret tüstü misal wisps ilə nəzarət edə bilər. Əvvəlcə hissəciklər vaxt dəyişməz demək olar ki, paralel yolları hərəkət. Smoke sabit görünür. Sonra birdən bir anda tamamilə təsadüfi hərəkət böyük eddies var. Bu vortices kiçik olanları parçalamaq - belə hətta kiçik və daxil. Sonda, faktiki olaraq ətraf hava ilə qarışır siqaret.

coşğunluq dövründən

Yuxarıda misal bir dərslik və onun müşahidələr alimləri aşağıdakı nəticələr etdik:

1. Laminar və turbulent axını təbiət ehtimal var: bir rejimi keçid tam doğru yerdə deyil, kifayət qədər ixtiyari təsadüfi yer.
2. Birincisi, tüstü wisps ölçüsü daha böyük olan böyük vortices var. Hərəkət unsteady və güclü anizotrop olur. Böyük hərəkəti qeyri-sabit olmaq və kiçik və kiçik qədər pozub. Belə ki, eddies bir iyerarxiya yoxdur. hərəkət enerji kiçik böyük transfer, və bu prosesin sonunda yox edir - enerji israf kiçik tərəzi baş verir.
3. Daşqın axını düzensiz: bir xüsusi burulğan tamamilə təsadüfi, gözlənilməz yerdə ola bilər.
4. mühit hava ilə tüstü Mixing laminar axını altında keçiriləcək və daşqın etmir - çox intensiv deyil.
5. bütün qaz-dinamik parametrləri zamanla dəyişə - sərhəd şərtləri stasionar olmasına baxmayaraq, coşğunluq özü təbiətdə bir bariz puç var.

burulğanlıq bir mühüm əmlak var: həmişə üç ölçülü edir. biz boru və ya iki ölçülü sərhəd qat bir-ölçülü axını nəzərə olsa da hələ daşqın eddies hərəkət üç koordinat baltalar istiqamətində baş verir.

Reynolds sayı: formula

laminar keçid qondarma tənqidi Reynolds sayı ilə xarakterizə coşğunluq üçün:

_{= Cr (ρuL / μ) Re} cr,

harada ρ - sıxlığı stream, u - xarakterik axın; L - xarakterik ölçüsü axan μ - əmsalı dinamik özlülük, cr - bir boru ilə dairəvi Kesiti ilə.

Məsələn, boru L sürət u ilə hərəkəti üçün istifadə olunur boru diametri. Osborne Reynolds göstərdi ki, bu halda, 2300 cr <20000. Yayılması çox böyük böyüklüyündə demək olar ki, bir sifariş.

Oxşar nəticə vafli sərhəd qat əldə edilir. xarakterik ölçüsü nömrəli ön kənarında məsafə kimi qəbul və sonra 3 × ¹⁰ May cr <4 × ¹⁰ Aprel olunur. L sərhəd qatı qalınlığı, 2700 olaraq təyin edilərsə cr <9000. Re _cr dəyəri daha ola bilər ki, göstərir eksperimental işlər var.

sürət perturbation anlayışı

laminar və turbulent maye axını və müvafiq olaraq, Reynolds sayı (Re) kritik dəyəri amillər bir çox asılıdır. təzyiq gradient, rahatlığı və s bumps codluq, xarici axını coşğunluq intensivliyi, diferensial temperatur, hündürlüyü From, bu ümumi amillər perturbation sürət deyilir onlar axını dərəcəsi müəyyən təsir var-ci ildən. Bu narahatlıq kiçik olarsa, bu, sürət sahəsində align etmək istəyən Özlü qüvvələri həll edilə bilər. axını böyük tedirginlikler qeyri-sabit ola bilər, və coşğunluq baş verir.

: Inertial qüvvələri və özlü qüvvələr nisbəti, narazılıq formula ilə əhatə vəsaitlərinin hərəkəti - Reynolds sayı fiziki mənası nəzərə alaraq

Re = ρuL / μ = ρu ² / (μ × (u / L )).

surət iki dəfə sürət rəhbəri və məxrəc - L sərhəd qatı qalınlığı kimi qəbul edilir, əgər dəyəri puç stress sifariş edir. Dynamic təzyiq balans və məhv etmək üçün çalışır sürtünmə qüvvələri bu qarşıyıq. niyə Lakin, aydın deyil ətalət qüvvələri onlar 1000 dəfə daha qatı qüvvələr yalnız (və ya sürət təzyiq) dəyişikliklərə gətirib.

Hesablamalar və faktlar

Yəqin ki, daha rahat Re _CR mütləq deyil axını sürəti u, və sürət perturbation xarakterik sürəti kimi istifadə edilə bilər. Bu halda, tənqidi Reynolds sayı daşqın maye axınlarının daxil 5 dəfə laminar axını üzərində dinamik təzyiq narahatlığı Özlü vurğulayır aşan yəni 10 olacaq. Bəzi alimlərə görə yenidən bu müəyyən də aşağıdakı təcrübi sübut faktlarla izah olunur.

_cr sonsuzluğa çalışır Re mükəmməl hamar səthində mükəmməl vahid sürət profile ənənəvi sayı ilə müəyyən olunur, ki, keçid həqiqətən turbolentliyə baş verir. Burada Reynolds sayı 10 bərabər tənqidi dəyəri aşağıdakı perturbation sürət, bal gücündə ilə müəyyən edilir.

süni burulğanlıq iştirakı əsas dərəcəsi ilə müqayisə sıçratmaq dərəcəsi səbəb axını sürəti mütləq dəyəri müəyyən Re _cr çox ağrılı da çox aşağı Reynolds _nömrələri olur. Bu xarakterik sürət yuxarıda səbəbləri sürət perturbation mütləq dəyəri _cr = 10, Re əmsalı istifadə imkan verir.

boru kəməri laminar flow rejimin sabitliyi

laminar və turbulent axını müxtəlif şəraitdə maye və qazların bütün növ ümumi. axını laminar təbiət nadir və dar yeraltı axınları düzənliklər üçün, misal üçün, xarakterizə olunur. Daha çox, bu məsələ kəməri su, neft, qaz və digər mayelərin daşınması üçün praktiki tətbiqi kontekstində alimlərin narahatlıq doğurur.

təhsil əsas axını hərəkət narahat Q laminar flow sabitlik yaxından bağlıdır. Bu qondarma kiçik tedirginlikler təsir təsbit edildi. onlar inkişaf və ya zamanla fade away asılı olaraq, əsas axını stabil və ya qeyri-sabit hesab olunur.

compressible və compressible deyil mayeləri üçün

Laminar və daşqın maye axını təsir edən amillərdən biri sıxılmış edir. Bu maye əmlak əsas cari sürətli dəyişiklik qeyri-stasionar proseslərin sabitliyi öyrənilməsi xüsusilə vacibdir.

Araşdırmalar silindrik hissəsinin borular bir sıkıştırılamaz maye laminar flow zaman və məkan nisbətən kiçik axisymmetric və qeyri-axisymmetric iğtişaşlar davamlı olduğunu göstərir.

əsas cari iki koordinatları asılı olduğu yaxınlarda hesablamalar silindrik boru giriş hissəsində axisymmetric axını müqavimət iğtişaşlar təsiri həyata keçirilir. boru əlaqələndirmək ox əsas axını boru radius boyunca sürət profili təsir parametri kimi hesab olunur.

nəticə

təhsil əsrlər baxmayaraq, biz laminar və turbulent axın hərtərəfli öyrənilir ki, deyə bilmərəm. mikro səviyyədə eksperimental tədqiqatlar, əsaslandırılması hesablanması səbəb tələb yeni məsələlər qaldırmaq. su, neft, qaz və məhsulun kilometr dünyanın minlərlə: tədqiqat xarakteri tətbiq və istifadə edir. nəqliyyat zamanı coşğunluq azaltmaq üçün artıq təqdim texniki həllər, daha səmərəli olacaq.