Laminar va notinch oqim. suyuqlik oqimi rejimlar

suyuqliklar va gazlar oqimining xususiyatlarini o'rganish sanoat va kommunal uchun juda muhim ahamiyatga ega. Suv transporti kursi bo'yicha laminar va notinch oqim ta'siri, neft, turli maqsadlar uchun tabiiy gaz quvurlari, boshqa parametrlarini ta'sir qiladi. Bu muammolar fan gidrodinamikaning qilish.

klassifikatsiya

suyuqlik oqimi rejimlar va gazlar ilmiy muhitda ikki juda aniq sinfga bo'linadi:

• laminar (inkjet);
• notinch.

Shuningdek o'tish bosqichi ajrata. Aytganday, muddatli "suyuq" keng ma'noga ega: u sıkıştırılamaz bo'lishi mumkin (suyuqlik aslida), siqilgan (gaz), Supero'tkazuvchilar, etc ...

ishi tarixi

1880 yilda yana bir Mendeleev ikki qarama-qarshi oqim nizomlar mavjudligi g'oyasi izhor etildi. Qo'shimcha ma'lumot olish uchun, bu masala bo'yicha 1883 yilda amalga oshirdi britaniyalik fizik va muhandis Osborne Reynolds ko'rib. deyarli aralashtirib va parallel yo'llar bo'ylab harakat emas qatlamlarini (zarracha oqimi): Birinchidan, deyarli, va u suyuq transport past oqim tezligi laminar shakli bo'lishini topiladi formulalar yordamida. Biroq, ma'lum bir tanqidiy qiymati (turli sharoitlarda uchun farq qiladi) bartaraf keyin, nomi Reynolds soni suyuq oqimi sharoitlar o'zgartirildi: Jet oqimi tartibsiz aylanma bo'ladi - masalan, notinch. U qaytib, bu parametrlar ma'lum darajada tabiiy va gazlar mavjud.

Amaliy ingliz olimi hisoblar, xatti masalan, suv, u oqib qaysi idishda (quvurlar, kanal, mayda qismlari, va hokazo), shakli va hajmi yuqori darajada bog'liq ekanligini ko'rsatdi. - quvurlar yilda (o'rnatish bosim quvur tizimlari uchun ishlatiladi, masalan), yumaloq, bir tasavvurlar ega bo'lgan, o'z Reynolds soni formula muhim davlat oqimi kanalini ochish uchun 2300. = Re: quyidagicha tasvirlanadi bo'ladi Reynolds soniga , Re uchun kichik qiymatlari uchun 900. = Re buyurtma qilinadi: turli tartibsiz - keng.

laminar oqim

Agar laminar oqim notinch tabiat va suv yo'nalishi farqli o'laroq (gaz) oqadi. Ular aralashtirish holda va darbelerle holda qatlamlarini harakat. Boshqa so'zlar bilan aytganda, harakat bosim yo'nalishi va tezligini o'zgaruvchan sakrash holda bir xil bo'lib o'tadi.

Laminar suyuqlik oqimi, tor, masalan, hosil bo'lgan qon tomirlari (quvuri orqali yoqilg'i) juda yopishqoq suyuqlik oqimining da, tirik, o'simliklar kapillyarlar va teng sharoitlarda. Jet oqimini ko'rish imkonini bir oz jo'mrakni oshkor qilish uchun etarli emas - suv aralashtirish holda, teng, sekin oqib keladi. oxirigacha teri azobga bo'lsa, sistema bosimi ko'tariladi va oqim tartibsiz bo'ladi.

notinch oqim

qo'shni zarralar parallel yo'llar bo'ylab harakat bo'lib, bir lavha, farqli o'laroq, suyuqlik bir notinch oqim buzilishi tabiati bo'ladi. Biz Lagrange yondashuv foydalanayotgan bo'lsangiz, zarrachalar orbitasida o'zboshimchalik ustiga o'raydigan va juda unpredictably muomala mumkin. Bu sharoitda suyuqlik va gazlar harakati nonstationarities juda keng ko'lamli bo'lishi mumkin bu parametrlar bilan, har doim o'tkinchi bo'ladi.

notinch rejimi tushum ichiga laminar gaz oqimi sifatida, hali havoda bir yonib sigareta tutuni misoli WISP'ler tomonidan kuzatilishi mumkin. Dastlab, zarralar vaqt ichida o'zgarishsiz deyarli parallel yo'llar harakat. Smoke sobit ko'rinadi. So'ngra, ma'lum bir joyda birdan butunlay tasodifiy harakat katta Ummu umar jonli ko'rinadi. Bu vortices kichik bo'lgan ichiga barbod - shuning uchun ham kichik va kirib. Nihoyat, deyarli atrofdagi havo bilan aralashadi tutun.

g'azab davrlarini

Yuqoridagi misol bir darslik, va uning kuzatuvlari olimlari quyidagi xulosalar qildik:

1. Laminar va notinch oqim tabiatda ehtimol bo'lgan: bir rejimida o'tish aniq, to'g'ri joyda emas, va juda o'zboshimchalik, tasodifiy joyda.
2. Birinchidan, tutun WISP'ler hajmi katta bo'lgan katta vortices bor. Harakati beqaror va kuchli anisotropic bo'ladi. Katta oqimi beqaror bo'lishi va undan kichik va kichik ichiga barbod. Shunday qilib, Ummu umar jonli bir ierarxiyasi bor. harakatining energiya kichik katta o'tkazilishi va bu jarayonning oxirida yo'qoladi - energiya taqsimlash kichik farqlari sodir bo'ladi.
3. Jo'sh oqim o'zgaruvchan bo'ladi: a alohida aylanma mutlaqo tasodifiy, oldindan aytish qiyin joyda bo'lishi mumkin.
4. atrof-muhit havosi bilan tutun aralashtirish laminar oqimi ostida bo'lib o'tadi, va notinch yilda emas - juda gavjum.
5. Barcha gaz-dinamik parametrlar vaqt davomida o'zgarib - chegara sharoitlari doimiy bo'lishiga qaramay, hayajon o'zi tabiatda aniq bir vaqtinchalik mavjud.

Jo'sh yana bir muhim xususiyat bor: u har doim uch o'lchamli bo'ladi. Biz trubasiga yoki ikki o'lchovli chegara qatlami bir-o'lchovli oqimini ko'rib, hatto, agar hali ham notinch Ummu umar jonli harakati uch muvofiqlashtirish oqi yo'nalishda sodir bo'ladi.

Reynolds soni: formula

Laminar o'tish atalmish tanqidiy Reynolds soni bilan ifodalanadi, Jo'sh uchun:

_{= Cr (ρuL / μ) Re} CR,

qaerda ρ - zichligi oqimi, u - xarakterli oqim darajasi; L - xarakterli hajmini oqib, μ - katsayısını dinamik yopishqoqligi, cr - uchun naycha orqali yumaloq, bir tasavvurlar.

Misol uchun, quvur L tezlik U bilan bir oqim uchun ham ishlatiladi quvur diametri. Osborne Reynolds ko'rsatdi, deb bu holda, 2300 cr <20000. Tarqalishi juda katta, kattaligi deyarli bir buyruq.

A o'xshash natija gofret ustida chegara qatlamida olinadi. xususiyati hajmi keyin plastinka old qismini masofa sifatida qabul qilinadi va: 3 × 10 ⁵ cr <4 × 10 ^4. L chegara qatlami qalinligi, 2700, deb belgilangan bo'lsa, cr <9000. Re _kr qiymati ham katta bo'lishi mumkin, deb ko'rsatdi eksperimental tadqiqotlar bor.

tezlik hodisaning tushunchasi

laminar va notinch suyuqlik oqimi, va shunga ko'ra, Reynolds soni (Re) tanqidiy qiymati omillar katta soniga bog'liq bo'ladi. bosim gradienti, qulayligi uchun boshqalar ayirish pürüzlülüğü, tashqi oqimining Jo'sh zichligi, differensial harorati, balandlikdan, bu jami omillar tartibsizlik tezlik deyiladi ular oqim tezligiga ma'lum ta'sir beri. Bu iztirob kichik bo'lsa, u tezlik maydonini moslashtirishdan istagan yopishqoq kuchlarini barqaror bo'lishi mumkin. oqimining katta nosimmetrikliklar beqaror bo'lishi mumkin uchun, va hayajon sodir bo'ladi.

: Atalet kuchlari va yopishqoq kuchlar nisbati, g'azab formula bilan qoplangan oqimlar - Reynolds sonining jismoniy ma'nosi hisobga

Re = ρuL / μ = ρu ² / (μ × (U / L )).

surat ikki marta tezligi bosh va maxraj bo'ladi - L chegara qatlami qalinligi sifatida qabul qilinadi, agar qiymati, ishqalanish stress tartibini hisoblanadi. Dinamik bosim muvozanat va yo'q qilish istagi ishqalanish kuchlari , bu qarshi. Nega Biroq, bu aniq emas inertsiya kuchlari , ular 1000 barobar ko'proq yopishqoq kuchlar faqat (yoki tezligi bosim) o'zgarishlarga olib keladi.

Hisob-kitoblar va faktlar

Ehtimol, yana qulay Re _CR mutlaq emas oqim tezligi u, va tezlik tartibsizlik xarakterli tezligi sifatida foydalanish. Bunday holda, tanqidiy Reynolds soni suyuqlik oqimini notinch 5 marta laminar oqimi ustidan dinamik bosimi buzilishi yopishqoq qiyinchiliklardan cheksiz aytganda haqida 10, bo'ladi. Ba'zi olimlar ko'ra qayta Bu ta'rif yaxshi quyidagi eksperimental tasdiqlangan faktlar bilan izohlanadi.

_cr cheksizlik istagi Re mukammal silliq yuzasiga mukammal, muntazam tezlikni profili an'anaviy soni bilan aniqlanadi uchun, ya'ni, o'tish aslida, Jo'sh uchun sodir bo'ladi. Bu erda Reynolds soni 10 ga teng muhim qiymati quyida tartibsizlik tezligi, kattaligi bilan belgilanadi.

sun'iy Jo'sh mavjud, asosiy nisbati bilan solishtirish splash stavkasini sabab, oqim tezligi mutlaq qiymat aniqlanadi Re _kr ortiq notinch ancha past Reynolds _raqamlar, bo'ladi. Bu xususiyati tezligi yuqorida ko'rsatilgan sabablar kelib tezligi hodisaning mutlaq qiymati _CR = 10, Re koeffitsient foydalanish imkonini beradi.

quvuri ichida laminer oqim rejimi barqarorligi

laminar va notinch oqim turli sharoitlarda suyuqlik va gazlar, barcha turdagi keng tarqalgan. oqimi laminar tabiati nodir va tor osti oqimlari tekisligida uchun, masalan, ifodalanadi. Juda ham, bu masala quvuri suv, neft, gaz va boshqa suyuqliklar bilan tashish uchun amaliy qo'llash kontekstida olimlar tashvish bo'ladi.

o'rganish asosiy oqimi harakatini bezovta qilish Q laminar oqim barqarorlik bilan chambarchas bog'liq bo'ladi. Bu atalmish kichik chetlashish ta'sir ko'rsatishi aniqlandi. Ular o'sib yoki vaqt mobaynida asta-sekin g'oyib qarab, asosiy oqimi barqaror yoki beqaror hisoblanadi.

sıkıştırılabilir va sıkıştırılamaz emas suyuqliklar uchun

laminar va notinch suyuqlik oqimini ta'sir omillaridan biri uning kompreslenebilir hisoblanadi. Bu suyuqlik mulk asosiy oqimi keskin o'zgarishi bo'lmagan statsionar jarayonlar barqarorligini o'rganish, ayniqsa, muhim ahamiyatga ega.

Tadqiqotlar silindr qismining quvurlar bir sıkıştırılamaz suyuqlik laminar oqimi vaqt va fazoda nisbatan kichik axisymmetric va nodavlat axisymmetric tartibsizliklar chidamli ekanligini ko'rsatadi.

Asosiy joriy ikki koordinata bog'liq qaerda Yaqinda, hisob-kitoblar, silindr kolba kirish qismida axisymmetric oqimi qarshilik tartibsizliklar ta'sirida amalga oshiriladi. Quvur muvofiqlashtirish o'qi asosiy oqim trubkasi radiusi bo'ylab tezlik profil ta'sir parametr hisoblanadi.

xulosa

Tadqiqot asrlar qaramay, biz laminar va notinch oqim chuqur o'rganildi, deb aytish mumkin emas. micro darajada eksperimental tadqiqotlar, bir mulohaza hisoblash asos talab yangi masalalarni ko'tarib. suv, neft, gaz va mahsulot kilometr dunyodagi minglab: tadqiqot, tabiat dastur va foydalanish hisoblanadi. transport davomida Jo'sh kamaytirish uchun uzoq joriy texnik echimlar, yanada samarali bo'ladi.