Laminer ve türbülanslı akış.

çalışma sanayi ve kamu hizmetleri için çok önemlidir.Laminer ve türbülanslı akışlar, çeşitli uygulamalar için su, yağ, doğal gaz boru hatlarının taşıma hızını etkiler diğer parametreleri etkilemektedir.Bu sorunlar bilim hidrodinamik yapmak.

Sınıflandırma

bilimsel ortam sıvı ve gazların akış rejimleri birbirinden tamamen farklı iki sınıfa ayrılmaktadır:

• laminer akış (jet);
• türbülanslı.

da geçiş aşaması ayırt eder.Bu, sıkıştınlabilir (gaz) (bir sıvı aslında) yapılması ve böylece sıkıştırılamaz olabilir D.

Arka

1880 başka Mendeleev, bu önerilmiştir. Bu arada, "sıvı" terimi, geniş bir anlama sahiptirİki karşıt modları trendleri varlığı.Bu konuda daha fazla detay, İngiliz fizikçi ve mühendis Osborne Reynolds incelendiğinde 1883 yılında bir çalışmayı tamamladı.İlk olarak, hemen hemen, ve daha sonra aşağıdaki formüle kullanmak da düşük hızda akış sıvı formunun laminer akış hale gelir: katmanları (parçacıkların akımları) hemen hemen karıştırılır ve paralel yollar boyunca hareket eder.Ancak, (o farklı farklı koşullar için) belli bir kritik değeri aşılarak, sıvı akış rejimleri Reynolds numarasını aradım jet stream değişiyor kaotik girdap haline - o çalkantılı olduğunu.Bu parametreler, bir ölçüde ve gazlara karşı özgü olduğu bulunmuştur.

pratik hesaplamalar İngiliz bilim adamları, örneğin, su, aktığı tankın şekil ve boyutuna (borular, kanallar, kılcal damarların ve benzeri), son derece bağlıdır, bu davranış göstermiştir.Ra'nın düşük değerlerinde 900 = Re sıralanır için iyi: Reynolds sayısı daha açık kanalların akışı için = 2300 Re: - dairesel bir enine kesite (Bu basınçlı boru sabitlenmesi için kullanılmaktadır) içeren tüpler olarak, Reynolds sayısı kritik bir aşamasında formülü olarak tanımlanmaktadırkaotik - geniş.Laminer akış türbülans arasında

Laminer akış

farkı, su (gaz) doğası ve yönde akar.Onlar karışmadan ve atım olmadan katmanları taşıyın.Diğer bir deyişle, hareket basıncı yönü ve hızı düzensiz sıçramalar olmadan, eşit ölçüde yer almaktadır.

laminer akış ait yapışkan sıvılar (petrol boru hatları) içindeki bir akımda, karşılaştırılabilir koşullar altında yaratıklar ve bitki kılcal canlı dar kan damarları, örneğin, oluşturulur.Jet stream görselleştirmek için, biraz musluk ortaya çıkarmak için - Su karıştırılmadan eşit, sessizce akacaktır.Eğer sonuna kadar musluk sökün, sistem basıncı artacak ve akış kaotik hale gelecektir.

Türbülanslı akış

parçacıkları yakın neredeyse paralel yollar boyunca hareket ettiği laminer aksine, türbülanslı sıvı akışı doğada rastgele olduğunu.Biz Lagrange yaklaşımı kullanırsanız, parçacıkların yörüngeleri keyfi müdahale ve oldukça beklenmeyen şekilde davranmasına edilebilir.Bu koşullar altında sıvı ve gazların Hareketi her zaman geçicidir ve bu olmayan kırtasiye parametreleri çok geniş bir yelpazede olabilir.Laminer gaz akışı türbülanslı hale nasıl

hala havada yanan bir sigaranın duman demetleri örnek üzerinde izlenebilmektedir.Başlangıçta, parçacıklar zamanla değişmeden neredeyse paralel yolları taşıyın.Duman sabit görünüyor.Sonra bir noktada aniden tamamen rastgele hareket büyük girdaplar ortaya çıkar.Bu girdaplar küçük olanları içine parçalanır - böylece daha küçük ve için.Son olarak, duman çevre havası ile hemen hemen karıştırılır.

Cycles türbülans

Yukarıdaki örnekte bir ders kitabı olduğunu ve onun gözlemleri bilim adamları şu sonuçlar yaptık:

1. Laminer ve türbülanslı akış doğada olasılıksal: Başka bir rejim geçiş tam olarak doğru yerde değil ve oldukça keyfi olarak, rastgeleKonumu.
2. ilk büyük girdaplar duman demetleri boyutundan daha büyük olduğu görülür.Hareket kararsız ve güçlü anizotropik olur.Büyük akımlar kararsız hale ve daha küçük ve daha küçük içine break up.Böylece, girdapların bir hiyerarşisi vardır.Hareket enerjisi, küçük büyük transfer edilir, ve bu sürecin sonunda kaybolur - küçük ölçeklerde enerji yitirme var.
3. türbülanslı akış düzensiz: Belirli bir girdap tamamen rasgele, önceden tahmin edilemeyen bir yerde olabilir.Ortam havası ile
4. Karıştırma duman laminer gerçekleşecek ve türbülanslı olarak değil - çok yoğun.Tüm gaz-dinamik parametreler zamanla değişir -
5. sınır koşulları durağan olmasına rağmen, türbülans kendisi doğada belirgin bir geçici vardır.

: her zaman üç boyutludur.Biz boru veya iki boyutlu sınır tabakası içinde tek boyutlu akış düşünün bile, çalkantılı girdapların hareketi üç eksenin yönde meydana hala.

Reynolds sayısı: laminar Formül

geçiş adlandırılan kritik Reynolds sayısı ile karakterize türbülansa:

Recr = (ρuL / μ) cr,

burada ρ - akış yoğunluğu, u - akışın karakteristik hızı;L - akışın karakteristik boyut, u - dinamik viskozite katsayısı, cr - boyunca dairevi bir enine kesite sahip bir boru üzerinde.Boru çapı L kullanıldığı gibi

örneği borudaki hız u akmaya.Osborne Reynolds göstermiştir ki, bu durumda 2300 ün bir bileşiğinin, recr & lt;20000 yayılmış büyüklük yaklaşık bir düzen, çok büyük.

benzer bir sonuç bir plaka üzerinde sınır tabakası elde edilir.Karakteristik boyutu plakasının ön kenarından uzağa alınır, ve daha sonra 3 x 105 hidrojen olduğu, Recr & lt;4 x 104.L sınır tabakası, 2700 deki kalınlığı olarak tanımlanırsa; Recr & lt;Recr değeri daha büyük olabileceğini göstermiştir deneysel çalışmalar mevcuttur 9000 bulunmaktadır.Buna göre hız pertürbasyon

Laminer ve türbülanslı sıvı akışı, ve

kavramı, Reynolds sayısının kritik değer (Re) birçok faktöre bağlıdır. Basınç eğimi, hillocks pürüzlülüğü, dış akışında türbülans yoğunluğu, sıcaklık ve benzeri yüksekliği kolaylık sağlamak için,Onlar debisine üzerinde belli bir etkiye sahip gibi bu faktörler, toplam öfke oranı denir.Bu karışıklık küçük ise, hız alanını hizalamak isteyen viskoz kuvvetleri ödenebilir.Büyük tedirginlikler için içinde kararsız hale ve türbülans var olabilir.

Verilen Reynolds sayısı fiziksel anlamı - formül I kapsamına giren atalet kuvvetleri ve yapışkan kuvvetleri, akış bozuklukları oranı:

Re = ρuL / μ = ρu2 / (μ x (u / L)).L sınır tabakası kalınlığı olarak alınır ise, prosedür sürtünme stresi olan değeri -

payı iki katı hız kafa ve paydadır.Dinamik basınç dengesi ve sürtünme kuvvetleri bu karşı imha eğilimindedir.Onlar 1000 kat daha viskoz kuvvetler sadece atalet kuvveti (veya dinamik basınç) değiştirir Ancak, neden belli değildir.

hesaplamalar ve

muhtemelen daha uygun bir bilgiler karakteristik hızı Recr mutlak akış hızı u, ve hız pertürbasyon olarak kullanılmak üzere.Bu durumda, önemli Reynolds sayısı olacaktır, yaklaşık 10, viskoz stresler çalkantılı akışkanlar 5 kez laminer akış üzerinden dinamik basınç pertürbasyon fazla olmaktadır.Bazı bilim adamlarına göre Re Bu tanım iyi aşağıdaki deneysel olarak kanıtlanmış gerçekler ile açıklanabilir.

geleneksel Recr türbülansa geçiş, yani sonsuza eğilimi sayısına göre belirlenen bir mükemmel pürüzsüz bir yüzeye mükemmel üniform hız profilini aslında yoktur.Ama Reynolds sayısı hız pertürbasyon asal oranı karşılaştırılabilir hız bir dalgalanma, neden, 10.

yapay türbülans varlığı eşittir kritik değerden daha az olduğu belirlenir, akış recr daha çalkantılı çok daha düşük Reynolds sayısı, mutlak belli olurhız değeri.Bu özellik hız yukarıdaki nedenlerden kaynaklanan hız pertürbasyonun mutlak değeri katsayı Recr = 10, değerini kullanmanıza olanak sağlar.Boru hattı

Laminer ve farklı ortamlarda sıvı ve gazların, her türlü türbülanslı akış karakteristik laminer akış rejimi

kararlılığı.Doğada, laminer akışlar, örneğin ovalarda yeraltı akışları daraltmak için, nadir ve karakterize vardır.Su, petrol, gaz ve diğer sıvıların boru hattı taşımacılığı için bilimsel uygulamalar bağlamında bu konu hakkında çok daha fazla endişe.

laminer akış istikrar yakından ana akışın rahatsız hareket çalışmaya ilişkilidir soru.Bu sözde küçük tedirginlikler etkilenecek bulunmuştur.Onlar büyüyen ya da zamanla soluyor bağlı olarak, temel akış kararlı veya kararsız olarak kabul edilir.

sıkıştırılabilir ve sıkıştınlabilir sıvılar

Laminer ve sıvının türbülanslı akış etkileyen faktörlerden biri sıkıştırılabilirlik olup.Bu akışkan özelliği ana akış hızlı bir değişiklik durağan olmayan süreçler stabilitesinin çalışmada özellikle önemlidir.

Çalışmalar gösteriyor ki nispeten küçük dönel simetrisi ve zaman ve mekan olmayan eksenel simetrik tedirginlikler dayanıklı silindirik boru bölümünde sıkışmaz bir sıvı laminer akış.Ana akım iki koordinat bağımlı olduğu

en son, hesaplamalar, silindirik tüpün giriş bölümü eksenel simetrik akış direnci rahatsızlıklarının etkisi üzerinde gerçekleştirilmektedir.Borunun koordinat ekseni, ana akış borusu yarıçapının hız profiline bağlı olarak bir parametre olarak kabul edilir.Çalışmanın yüzyıllar rağmen

Sonuç, bir o laminer ve türbülanslı akış iyice okudu diyemeyiz.Mikro düzeyde deneysel çalışmalar gerekçeli hesaplama gerekçe gerektiren yeni sorunlar oluşturmaktadır.Araştırmanın doğası uygulanır ve fayda: dünya su, petrol, gaz ve ürünün binlerce kilometre koydu.Daha teknik çözümler, taşıma esnasında daha etkili olacaktır türbülansı azaltmak amacıyla uygulamaya koydu.