tyrimas dėl skysčio ir dujų srautų savybės yra labai svarbus pramonės ir komunalinių paslaugų.Laminarinio ir sūkurinis srautai daro įtaką vandens, naftos, gamtinių dujų vamzdynų transportu įvairių programų greitis, paveikia kitus parametrus.Šios problemos mokslo hidrodinamiką.
Klasifikacija
mokslinė aplinka tekėjimo režimai skysčių ir dujų skirstomi į dvi visiškai skirtingas klases:
- laminarinio srauto (JET);
- Turbulencija.
pat atskirti pereinamąjį etapą.Beje, terminas "skystas" turi plačią reikšmę: ji gali būti nespūdus (ji iš tiesų yra skystas), suspaudžiamas (dujos), atlikti ir tt D.
faktai
Kitas Mendelejevas 1880, ji buvo pasiūlyta.dviejų priešingų tendencijų egzistavimas režimai.Daugiau informacijos apie šią problemą nagrinėjo britų fizikas ir inžinierius Osborne Reynolds, baigė 1883 metais tyrimą.Pirma, beveik, ir tada naudokite formulę, jis nustatė, kad esant mažam greičiui srautas tampa laminarinio srauto skysčių forma: klotuvai (srautus dalelių) yra beveik sumaišyti ir judėti išilgai lygiagrečių takų.Tačiau po to, įveikiant tam tikrą kritinę vertę (skirtingų sąlygomis ji yra kitoks), vadinamas Reinoldso skaičių skysčių srauto režimų keičiasi reaktyvinis srautą Chaotišku tampa sūkurinės, - kad yra turbulentinis.Buvo nustatyta, kad šie parametrai yra būdingos tam tikru mastu ir dujoms.
praktiniai skaičiavimai Britų mokslininkai įrodė, kad elgesys, pavyzdžiui, vandens, labai priklauso nuo formos ir dydžio rezervuarą (vamzdžiai, kanalai, kapiliarus ir tt), kurioje ji teka.Vamzdžiai, turintys apskritą skerspjūvį (jie naudojami montavimo slėgio vamzdynai), jo Reinoldso skaičius - iš kritinės būklės formulė yra apibūdinamas kaip: Re = 2300. Dėl atvirų kanalų Reinoldso skaičius didesnis srautas: Re = 900 Žemesnėje vertybių NT užsakyta,apskritai - chaotiškas.
Laminar srautas
skirtumas tarp laminarinio srauto turbulencijos yra gamtoje ir krypties vandens (dujų) srautų.Jie juda sluoksnius, nemaišant ir be pulsacijų.Kitaip tariant, judėjimas vyksta tolygiai be nepastovaus kylančioms slėgio kryptį ir greitį.
laminarinis srautas susidaro, pavyzdžiui, siaurose kraujagyslėse gyvenančių būtybių ir augalai kapiliarus panašiomis sąlygomis, esant labai klampių skysčių (naftos vamzdynų) srovę.Vizualizuoti Jet srautą, gana šiek tiek atskleisti čiaupą - vandens gaus tyliai, tolygiai, nemaišant.Jei atsukite čiaupą iki galo, sistemos slėgis pakils ir srauto taps chaotiškas.
turbulentinis srautas
Skirtingai laminarinio, kurioje dalelės juda išilgai šalia beveik lygiagrečios, sūkurinis skysčio srautas yra atsitiktinis pobūdžio.Jei mes naudojame Lagranžo metodą, dalelių trajektorijos gali būti savavališkai kištis ir elgtis gana nenuspėjamai.Judėjimas skysčiams ir dujoms šiomis sąlygomis visada laikinas, ir šių nestacionarių parametrai gali turėti labai platų.
Kaip laminarinio dujų srauto tampa neramūs, galima atsekti nuo wisps dūmų degančio cigarete ramiu oru pavyzdyje.Iš pradžių, dalelės juda beveik lygiagrečios nepakitęs metu.Rūkymas atrodo fiksuotas.Tada tam tikru momentu staiga atsiranda didelių sūkurių, kad perkelti visiškai atsitiktinai.Šie sūkuriai suirti į mažesnius - net mažesni ir pan.Galiausiai, dūmų yra beveik sumaišyti su aplinkos oru.
ciklai neramumai
Pateiktas pavyzdys yra vadovėlis, o nuo jo pastabas mokslininkai padarė šias išvadas:
- sluoksninis ir sūkurinis tekėjimas yra tikimybinis pobūdis: perėjimas iš vieno režimo į kitą nėra tiksliai reikiamoje vietoje, ir gana savavališkas, atsitiktinaiLocation.
- pirmasis dideli sūkuriai atsitikti, kad yra didesnis nei wisps dūmų dydžio.Judėjimas tampa netvirtas ir tvirtai Anizotropinis.Dideli srautai tampa nestabili ir lūžti į mažesni ir mažesni.Taigi, yra iš sūkurių hierarchijos.Judesio energija yra perduodama nuo didelių iki mažų, ir šio proceso pabaigoje dingsta - yra energijos išsklaidymo mažoms svarstyklės.
- turbulentinis srautas yra nepastovus: ypač sūkuriai gali būti visiškai atsitiktinis, nenuspėjamas vietoje.
- Maišymo dūmai su aplinkos oru neturi vykti laminarinio ir neramiais - yra labai intensyvus.
- Nepaisant to, kad kraštinės sąlygos yra stacionarus, pati turbulencija yra ryškus praeinančios - visos dujų dinamikos parametrai laikui bėgant keisis.
Yra dar vienas svarbus nuosavybė neramumų: ji visada trimatis.Net jei mes manome, vienmatis srautą vamzdyje arba dvimatis pasienio sluoksnio, ji vis dar yra neramios sūkuriai judėjimas pasitaiko trijų ašių kryptimis.
Reinoldso skaičius: formulė
perėjimas iš laminarinio sūkurių būdingas vadinamasis kritinis Reinoldso skaičiaus:
Recr = (ρuL / μ) kr,
kur ρ - tankis srautas, U - būdingasis greitis srautas;L - charakteristika dydis srauto, mkm - dinaminis klampumas koeficientą, Cr - per ant vamzdžio su apskrito skerspjūvio.
pavyzdys, tekėti su greičio u vamzdyje kaip vamzdžio diametras L yra naudojamas.Osborne Reynoldsas parodė, kad šiuo atveju 2300 & lt; Recr & lt;20000. Skirtumas yra labai didelis, beveik dydžio, tvarka.
panašus rezultatas gaunamas iš paribio sluoksnyje ant plokštelės.Charakteringo matmuo yra paimti iš priekinės plokštelės krašto, ir tada 3 × 105 & lt; Recr & lt;4 × 104.Jei L yra apibrėžiamas kaip kontūro sluoksniu, 2700 & lt storio; Recr & lt;9000. Yra eksperimentiniai tyrimai, kurie parodė, kad Recr vertė gali būti dar didesnis.
koncepcija greitis pasipiktinimas
sluoksninis ir sūkurinis skysčio ir, atitinkamai, kritinė vertė Reinoldso skaičiaus (Re) priklauso nuo daugelio veiksnių:. Slėgio gradiento, iš kalvų šiurkštumo, turbulencijos intensyvumo išorinio srauto, temperatūros ir tt aukštis patogumuiŠie veiksniai yra vadinami bendras Pasipiktinimą norma, nes jie turi tam tikrą įtaką srautui.Jei tai pasipiktinimas yra mažas, tai gali būti grąžinta klampus grupių, siekiančių suderinti greičio lauką.Dėl didelių pasipiktinimas per gali tapti nestabili, ir yra turbulencija.
Turint omenyje, kad fizinė prasmė Reinoldso skaičiaus - apie inercijos jėgų ir klampių jėgų, srauto trikdžių, kuriems pagal šią formulę santykis:
Re = ρuL / μ = ρu2 / (μ × (U / L)).
Skaitiklis yra dvigubai greitis galvos, o vardiklis - apie turinti procedūra trinties stresą vertė, jei L yra laikomas kontūro sluoksnio storio.Dinaminis slėgis linkęs sunaikinti pusiausvyrą ir trinties jėgų priešintis tai.Tačiau neaišku, kodėl inercijos jėga (ar dinaminis slėgis) keičia tik tada, kai jie yra 1000 kartų daugiau klampių pajėgos.
skaičiavimai ir faktai
tikriausiai patogiau būti naudojamas kaip būdingas greitis Recr nėra absoliuti srauto greitis u ir greičio sutrikdymo.Šiuo atveju, kritinė Reinoldso skaičius bus apie 10, tai yra, viršijančios dinaminio slėgio sutrikdymo per klampių įtempiai 5 kartus sluoksninis srauto į turbulentinis skysčių srautus.Šis apibrėžimas Re pasak kai kurių mokslininkų, yra gerai paaiškinti šių eksperimentiškai įrodyta faktais.
puikiai vienodas greitis aprašymą ant nepriekaištingai lygaus paviršiaus tradiciškai nustatomas pagal skaičių Recr prie begalybės, ty perėjimo sūkurių yra ne iš tikrųjų egzistuoja.Bet Reinoldso skaičius yra nustatomas pagal greičio pasipiktinimas yra mažesnė nei ribinė vertė, kuri yra lygi 10
dirbtinės neramumų akivaizdoje sukelia greičio bangą, panašią į premjero norma, srauto tampa neramūs daug žemesnėmis Reinoldso skaičius nei Recr, tam tikra absoliutausgreičio vertė.Tai leidžia naudoti iš koeficiento Recr = 10, kur greitis yra būdinga absoliuti vertė greičio sutrikdymo, kurį sukelia minėtų priežasčių vertę.
stabilumas laminarinio tekėjimo režimo vamzdyno
sluoksninis ir sūkurinis tekėjimas charakteristika visų skysčių ir dujų įvairiose aplinkose rūšių.Gamtoje, sluoksninis srautai yra reti ir pasižymi, pavyzdžiui, sumažinti požeminių upelių lygumų.Daug labiau susirūpinę šiuo klausimu į mokslo programų dujotiekio transportavimo vandens, naftos, dujų ir kitų skysčių kontekste.
abejoti laminarinio oro srauto stabilumas yra glaudžiai susijęs su sutrikusios judėjimo pagrindinės srauto tyrimas.Jis randamas turėti įtakos vadinamųjų mažųjų pasipiktinimas.Priklausomai nuo to ar jie auga, arba išblukimo, laikui bėgant, pagrindinis srautas yra stabili arba nestabilus.
prispaudimo ir prispaudimo skysčiai
Vienas iš veiksnių, darančių įtaką sluoksninis ir sūkurinis srauto skysčio yra jo Ściśliwość.Šis skystis objekto yra ypatingai svarbu, atsižvelgiant į ne stacionarių procesų stabilumo greitai pakeisti pagrindinio srauto tyrime.
Tyrimai rodo, kad laminarinis srautas yra nesuspaudžiamo skysčio cilindrinio vamzdžio sekcija, atsparaus santykinai mažas axisymmetric ir ne axisymmetric pasipiktinimas erdvėje ir laike.
Neseniai skaičiavimai yra atliekami trikdymų axisymmetric srauto pasipriešinimo įleidimo dalies cilindrinio vamzdelio įtakos kur pagrindinis srovė yra priklausoma nuo dviejų koordinates.Koordinačių ašis vamzdžio yra laikoma kaip parametras, kuris priklauso nuo greičio profilį pagrindinio srauto vamzdžio spinduliu.
Išvada Nepaisant šimtmečių tyrimo, niekas negali pasakyti, kad sluoksninis ir sūkurinis tekėjimas kruopščiai studijavo.Eksperimentiniai tyrimai mikro lygiu kelti naujus klausimus reikalaujančius pagrįstą skaičiavimo pagrindimą.Mokslinių tyrimų pobūdis yra taikomos ir nauda: pasaulis nustatyta tūkstančius kilometrų vandens, naftos, dujų ir produkto.Įgyvendintos daugiau techniniai sprendimai, siekiant sumažinti turbulenciją transportavimo metu, tuo daugiau veiksminga, ji bus.
