Laminer akışın fotoğrafı

laminer akış- bir sıvının veya gazın karışmadan sakin akışı. Sıvı veya gaz, birbirine karşı kayan katmanlar halinde hareket eder. Katmanların hızı arttıkça veya akışkanın viskozitesi azaldıkça laminer akış türbülanslı hale gelir. Her sıvı veya gaz için bu nokta belirli bir Reynolds sayısında gerçekleşir.

Tanım

Laminer akışlar ya çok viskoz sıvılarda ya da yeterince düşük hızlarda meydana gelen akışlarda ve ayrıca küçük cisimlerin etrafındaki yavaş akışkan akışında gözlenir. Özellikle, laminer akışlar dar (kılcal) borularda, yataklarda yağlayıcı bir tabakada, etraflarında bir sıvı veya gaz akarken cisimlerin yüzeyine yakın oluşan ince bir sınır tabakasında vb. gerçekleşir. Hızın artmasıyla Bu sıvıdan, laminer bir akış bir an düzensiz bir türbülanslı akışa dönüşebilir. Bu durumda, harekete direnç kuvveti keskin bir şekilde değişir. Akışkan akış rejimi, sözde Reynolds sayısı ile karakterize edilir. (Tekrar).

değer ne zaman Tekrar belirli bir kritik sayıdan daha az Re kp, laminer sıvı akışları gerçekleşir; Re > Re kp ise, akış rejimi türbülanslı hale gelebilir. Re cr değeri, incelenen akışın türüne bağlıdır. Yani, akış için yuvarlak borular Re cr ≈ 2200 (karakteristik hız, kesit üzerindeki ortalama hız ise ve karakteristik boyut borunun çapıysa). Bu nedenle, Re kp için< 2200 течение жидкости в трубе будет ламинарным.

hız dağılımı

Hız Ortalama Profili:
a - laminer akış
b - türbülanslı akış

Sonsuz uzunluktaki bir borudaki laminer akışta, borunun herhangi bir bölümündeki hız, V-V yasası 0 (1 - r 2 /a 2 ), nerede a - boru yarıçapı, r - eksenden uzaklık, V 0 \u003d 2V kaynak - eksenel (sayısal olarak maksimum) akış hızı; karşılık gelen parabolik hız profili, Şek. a.

Sürtünme gerilimi doğrusal bir yasaya göre yarıçap boyunca değişir τ=τ w r/a nerede τ w = 4μVav/a - boru duvarındaki sürtünme gerilimi.

Düzgün hareket sırasında borudaki viskoz sürtünme kuvvetlerinin üstesinden gelmek için, genellikle eşitlik ile ifade edilen boyuna bir basınç düşüşü olmalıdır. P1-P2 = λ(l/d)ρV cf 2 /2 nerede P1 ve P2 - k.-n cinsinden basınç bir mesafede iki enine kesit ben birbirinden λ - katsayı bağlı olarak direnç Tekrar laminer akış için λ = 64/Re .

Sıvı ve gaz akışlarının özelliklerinin incelenmesi, sanayi ve kamu hizmetleri için çok önemlidir. Laminer ve türbülanslı akış, su, petrol, doğal gaz boru hatları aracılığıyla çeşitli amaçlar için, diğer parametreleri etkiler. Hidrodinamik bilimi bu problemlerle ilgilenir.

sınıflandırma

Bilimsel toplulukta, sıvıların ve gazların akış rejimleri tamamen farklı iki sınıfa ayrılır:

• laminer (jet);
• çalkantılı.

Bir de geçiş aşaması var. Bu arada, "sıvı" teriminin geniş bir anlamı vardır: sıkıştırılamaz (bu aslında bir sıvıdır), sıkıştırılabilir (gaz), iletken vb.

Arka fon

1880'de Mendeleev bile iki zıt akım rejiminin varlığı fikrini dile getirdi. İngiliz fizikçi ve mühendis Osborne Reynolds, bu konuyu daha detaylı inceledi ve araştırmasını 1883'te tamamladı. Önce pratik olarak ve sonra formüllerin yardımıyla, düşük akış hızında sıvıların hareketinin laminer bir şekil aldığını belirledi: katmanlar (parçacık akışları) neredeyse karışmaz ve paralel yörüngeler boyunca hareket etmez. Ancak belirli bir kritik değerin aşılmasından sonra (için çeşitli koşullar farklıdır), Reynolds sayısı olarak adlandırılan sıvı akış rejimleri değişir: jet akımı kaotik, girdap - yani türbülanslı hale gelir. Anlaşıldığı üzere, bu parametreler de bir dereceye kadar gazların karakteristiğidir.

İngiliz bilim adamının pratik hesaplamaları, örneğin suyun davranışının, içinden aktığı rezervuarın (boru, kanal, kılcal vb.) şekline ve boyutuna büyük ölçüde bağlı olduğunu göstermiştir. Dairesel kesitli borularda (basınçlı boru hatlarının montajı için kullanılır), Reynolds sayıları - formül şu şekilde tanımlanır: Re \u003d 2300. Açık bir kanal boyunca akış için farklıdır: Re \u003d 900 Re'nin daha düşük değerlerinde, akış büyük - kaotik olarak sıralanacaktır.

laminer akış

Laminer akış ile türbülanslı akış arasındaki fark, su (gaz) akışlarının doğası ve yönündedir. Karışmadan ve titreşimsiz katmanlar halinde hareket ederler. Başka bir deyişle, basınç, yön ve hızda düzensiz sıçramalar olmadan hareket eşittir.

Bir sıvının laminer akışı, örneğin, dar canlılarda, bitkilerin kılcal damarlarında ve karşılaştırılabilir koşullar altında çok viskoz sıvıların (bir boru hattından akaryakıt) akışında oluşur. Jet akışını görsel olarak görmek için musluğu hafifçe açmak yeterlidir - su karışmadan sakin, eşit bir şekilde akacaktır. Musluk sonuna kadar kapatılırsa sistemdeki basınç artacak ve akış kaotik hale gelecektir.

türbülanslı akış

Yakındaki parçacıkların neredeyse paralel yörüngeler boyunca hareket ettiği laminer akışın aksine, bir akışkanın türbülanslı akışı düzensizdir. Lagrange yaklaşımını kullanırsak, parçacıkların yörüngeleri keyfi olarak kesişebilir ve oldukça tahmin edilemez şekilde davranabilir. Bu koşullar altında sıvıların ve gazların hareketleri her zaman kararsızdır ve bu kararsızlığın parametreleri çok geniş bir aralığa sahip olabilir.

Bir gazın laminer akışının türbülanslı bir gaza nasıl dönüştüğü, durgun havada yanan bir sigaradan çıkan bir tutam duman örneğiyle izlenebilir. Başlangıçta, parçacıklar zamanla değişmeyen yörüngeler boyunca neredeyse paralel olarak hareket eder. Duman hala duruyor gibi. Sonra, bir yerde, aniden tamamen rastgele hareket eden büyük girdaplar belirir. Bu girdaplar daha küçük olanlara, bunlar daha da küçük olanlara, vb. Sonunda, duman pratik olarak çevreleyen havayla karışır.

türbülans döngüleri

Yukarıdaki örnek bir ders kitabıdır ve onun gözleminden bilim adamları aşağıdaki sonuçlara varmışlardır:

1. Laminer ve türbülanslı akış doğası gereği olasılıklıdır: bir rejimden diğerine geçiş kesin olarak belirlenmiş bir yerde değil, oldukça keyfi, rastgele bir yerde gerçekleşir.
2. İlk olarak, boyutu duman bulutunun boyutundan daha büyük olan büyük girdaplar ortaya çıkar. Hareket kararsız ve kuvvetli anizotropik hale gelir. Büyük akarsular stabilitelerini kaybeder ve daha küçük ve daha küçük akarsulara ayrılır. Böylece, bütün bir girdap hiyerarşisi ortaya çıkar. Hareketlerinin enerjisi büyükten küçüğe aktarılır ve bu sürecin sonunda kaybolur - küçük ölçeklerde enerji kaybı meydana gelir.
3. Türbülanslı akış rejimi rastgele karakter: bir veya başka bir girdap tamamen keyfi, öngörülemeyen bir yerde olabilir.
4. Dumanın çevredeki hava ile karışması, laminer rejimde pratik olarak gerçekleşmez ve türbülanslı rejimde çok yoğundur.
5. Sınır koşullarının durağan olmasına rağmen, türbülansın kendisi belirgin bir durağan olmayan karaktere sahiptir - tüm gaz dinamik parametreleri zamanla değişir.

Bir tane daha var önemli özellik türbülans: her zaman üç boyutludur. Bir boruda veya iki boyutlu bir sınır tabakasında tek boyutlu bir akış düşünsek bile, türbülanslı girdapların hareketi yine de üç koordinat ekseninin tüm yönlerinde gerçekleşir.

Reynolds sayısı: formül

Laminerden türbülansa geçiş, kritik Reynolds sayısı ile karakterize edilir:

Yeniden cr = (ρuL/µ) cr,

ρ akı yoğunluğu olduğunda, u karakteristik akı hızıdır; L akışın karakteristik boyutudur, µ katsayısıdır cr dairesel kesitli bir borudan geçen akıştır.

Örneğin, bir borudaki hızı u olan bir akış için, Osborne Reynolds L olarak kullanılmış ve bu durumda 2300 olduğunu göstermiştir.

Plaka üzerindeki sınır tabakada da benzer bir sonuç elde edilir. Karakteristik bir boyut olarak, plakanın ön kenarından olan mesafe alınır ve ardından: 3 × 10 5

Hız pertürbasyonu kavramı

Laminer ve türbülanslı sıvı akışı ve buna bağlı olarak, Reynolds sayısının (Re) kritik değeri, daha fazla sayıda faktöre bağlıdır: basınç gradyanına, pürüzlülük tümseklerinin yüksekliğine, dış akıştaki türbülansın yoğunluğuna, sıcaklık farkına bağlıdır. , vb. Kolaylık sağlamak için, bu toplam faktörler, akış hızı üzerinde belirli bir etkiye sahip oldukları için hız pertürbasyonu olarak da adlandırılır. Bu pertürbasyon küçükse, hız alanını eşitleme eğiliminde olan viskoz kuvvetler tarafından söndürülebilir. Büyük bozulmalarda akış stabilitesini kaybedebilir ve türbülans meydana gelir.

Reynolds sayısının fiziksel anlamının atalet ve viskoz kuvvetlerin oranı olduğu göz önüne alındığında, akışların bozulması şu formüle girer:

Re = ρuL/µ = ρu 2 /(µ×(u/L))).

Pay, hız yükünün iki katını içerir ve payda, sınır tabakasının kalınlığı L olarak alınırsa, sürtünme geriliminin mertebesinin bir değeridir. Hız basıncı dengeyi bozma ve buna karşı koyma eğilimindedir. Bununla birlikte, neden (veya hız yükünün) yalnızca viskoz kuvvetlerden 1000 kat daha büyük olduğunda değişikliklere yol açtığı açık değildir.

Hesaplamalar ve gerçekler

Re cr'deki karakteristik hız olarak mutlak akış hızı u'yu değil, hızın bozulmasını kullanmak muhtemelen daha uygun olacaktır. Bu durumda, kritik Reynolds sayısı yaklaşık 10 olacaktır, yani hız basıncı pertürbasyonu viskoz stresleri 5 kat aştığında, sıvının laminer akışı türbülanslı bir akışa akar. Bazı bilim adamlarının görüşüne göre, Re'nin bu tanımı, aşağıdaki deneysel olarak doğrulanmış gerçekleri iyi açıklamaktadır.

İdeal olarak pürüzsüz bir yüzey üzerinde ideal olarak düzgün bir hız profili için, geleneksel olarak belirlenen Re cr sayısı sonsuz olma eğilimindedir, yani türbülansa geçiş fiilen gözlemlenmez. Ancak hız pertürbasyonunun büyüklüğü tarafından belirlenen Reynolds sayısı, kritik olan 10'dan küçüktür.

Ana hız ile karşılaştırılabilir bir hız patlamasına neden olan yapay türbülatörlerin varlığında, hızın mutlak değerinden belirlenen Reynolds sayısının Re cr 'den çok daha düşük değerlerinde akış türbülanslı hale gelir. Bu, yukarıdaki nedenlerden kaynaklanan hız pertürbasyonunun mutlak değerinin karakteristik hız olarak kullanıldığı Re cr = 10 katsayısının değerini kullanmayı mümkün kılar.

Boru hattındaki laminer akış rejiminin kararlılığı

Laminer ve türbülanslı akış, farklı koşullar altında her tür sıvı ve gazın karakteristiğidir. Doğada, laminer akışlar nadirdir ve örneğin düz koşullarda dar yeraltı akışları için tipiktir. Bilim adamları, su, petrol, gaz ve diğer teknik sıvıların boru hatları yoluyla taşınması için pratik uygulama bağlamında bu konuyla çok daha fazla ilgileniyorlar.

Bir laminer akışın kararlılığı sorunu, ana akışın bozulmuş hareketinin incelenmesiyle yakından ilgilidir. Sözde küçük bozulmaların etkisine maruz kaldığı tespit edilmiştir. Zamanla azalmalarına veya büyümelerine bağlı olarak, ana akım kararlı veya kararsız olarak kabul edilir.

Sıkıştırılabilir ve sıkıştırılamaz akışkanların akışı

Bir akışkanın laminer ve türbülanslı akışını etkileyen faktörlerden biri sıkıştırılabilirliğidir. Bir akışkanın bu özelliği, ana akışta hızlı bir değişim ile kararsız süreçlerin kararlılığını incelerken özellikle önemlidir.

Çalışmalar, silindirik borulardaki sıkıştırılamaz bir akışkanın laminer akışının, zaman ve uzayda nispeten küçük eksenel simetrik ve eksenel olmayan düzensizliklere karşı dirençli olduğunu göstermektedir.

Son zamanlarda, ana akışın iki koordinata bağlı olduğu silindirik bir borunun giriş kısmındaki eksenel simetrik bozulmaların akışın kararlılığı üzerindeki etkisi üzerine hesaplamalar yapılmıştır. Bu durumda, boru ekseni boyunca koordinat, ana akış borusunun yarıçapı boyunca hız profilinin bağlı olduğu bir parametre olarak kabul edilir.

Çözüm

Yüzyıllar boyunca yapılan çalışmalara rağmen, hem laminer hem de türbülanslı akışın tam olarak çalışıldığı söylenemez. Mikro düzeydeki deneysel çalışmalar, mantıklı bir hesaplama gerekçesi gerektiren yeni sorular ortaya çıkarmaktadır. Araştırmanın doğası da pratik kullanımda: dünyada binlerce kilometre su, petrol, gaz, ürün boru hattı döşendi. Taşıma sırasında türbülansı azaltmak için ne kadar teknik çözümler getirilirse, o kadar etkili olacaktır.

Hidrodinamik, akışkan hareketi yasalarını dış koşullara bağlı olarak inceleyen en önemli fizik dalıdır. Hidrodinamikte dikkate alınan önemli bir konu, bir akışkanın laminer ve türbülanslı akışının belirlenmesi sorunudur.

sıvı nedir?

Laminer ve türbülanslı akışkan akışı konusunu daha iyi anlamak için öncelikle bu maddenin ne olduğunu düşünmek gerekir.

Fizikte sıvı, belirli koşullar altında hacmini koruyabilen, ancak minimum teğet kuvvetlerin etkisi altında şeklini değiştiren ve akmaya başlayan maddenin 3 toplam durumundan biri olarak adlandırılır. Katı bir cismin aksine, bir sıvıda, orijinal şekline dönme eğiliminde olan dış etkilere karşı direnç kuvvetleri yoktur. Sıvı, hacmini sabit bir dış basınç ve sıcaklıkta tutabilmesi bakımından gazlardan farklıdır.

Sıvıların özelliklerini açıklayan parametreler

Laminer ve türbülanslı akış sorunu, bir yandan akışkan hareketinin dikkate alındığı sistemin özellikleri, diğer yandan akışkan maddenin özellikleri tarafından belirlenir. İşte sıvıların ana özellikleri:

• Yoğunluk. Herhangi bir sıvı homojendir, bu nedenle, onu karakterize etmek için, birim hacmine düşen sıvı bir maddenin kütle miktarını yansıtan bu fiziksel miktar kullanılır.
• viskozite. Bu değer, akışı sırasında akışkanın farklı katmanları arasında meydana gelen sürtünmeyi karakterize eder. Moleküllerin sıvılardaki potansiyel enerjisi yaklaşık olarak kinetik enerjilerine eşit olduğundan, herhangi bir gerçek akışkan maddede bir miktar viskozitenin varlığına neden olur. Sıvıların bu özelliği, akışları sırasında enerji kaybının nedenidir.
• Sıkıştırılabilme. Dış basınçtaki bir artışla, herhangi bir akışkan madde hacmini azaltır, ancak sıvılar için bu basınç, kapladıkları hacmi hafifçe azaltmak için yeterince büyük olmalıdır, bu nedenle, çoğu pratik durumda, bu kümelenme durumu sıkıştırılamaz olarak kabul edilir.
• Yüzey gerilimi. Bu değer, sıvının birim yüzeyini oluşturmak için harcanması gereken iş tarafından belirlenir. Yüzey geriliminin varlığı, sıvılarda moleküller arası etkileşim kuvvetlerinin varlığından kaynaklanır ve bunların kılcal özelliklerini belirler.

laminer akış

Türbülanslı ve laminer akış sorununu inceleyerek, önce ikincisini ele alıyoruz. Bir borunun içinde bulunan bir sıvı için bu borunun uçlarında basınç farkı oluşursa sıvı akmaya başlayacaktır. Bir maddenin akışı sakinse ve katmanlarının her biri, diğer katmanların hareket çizgileriyle kesişmeyen düzgün bir yörünge boyunca hareket ediyorsa, laminer akış rejiminden söz edilir. Bu sırada, her sıvı molekül belirli bir yörünge boyunca boru boyunca hareket eder.

Laminer akışın özellikleri aşağıdaki gibidir:

• Akışkan maddenin tek tek katmanları arasında karışma yoktur.
• Borunun eksenine daha yakın olan katmanlar, çevresinde bulunanlardan daha hızlı hareket eder. Bu gerçek, sıvı moleküller ile borunun iç yüzeyi arasındaki sürtünme kuvvetlerinin varlığı ile ilişkilidir.

Laminer akışa bir örnek, duştan akan paralel su jetleridir. Laminer bir akışa birkaç damla boya eklenirse, sıvının kütlesine karışmadan düzgün akışını sürdüren bir jete nasıl çekildikleri görülebilir.

türbülanslı akış

Bu mod temel olarak laminerden farklıdır. Türbülanslı akış, her molekülün yalnızca zamanın ilk anında tahmin edilebilen keyfi bir yörünge boyunca hareket ettiği kaotik bir akıştır. Bu mod, akışkan akışındaki küçük hacimli girdaplar ve dairesel hareketlerle karakterize edilir. Bununla birlikte, tek tek moleküllerin yörüngelerinin rastgele olmasına rağmen, genel akış belirli bir yönde hareket eder ve bu hız, bazı ortalama değerlerle karakterize edilebilir.

Türbülanslı akışa bir örnek, bir dağ nehrindeki su akışıdır. Böyle bir akışa bir boya damlatılırsa, ilk anda, bozulmalar ve küçük girdaplar yaşamaya başlayacak ve daha sonra sıvının tüm hacmine karışarak kaybolacak bir jet görüneceği görülebilir.

Bir sıvının akışını ne belirler?

Laminer veya türbülanslı akış rejimleri, iki miktarın oranına bağlıdır: akışkan tabakaları arasındaki sürtünmeyi belirleyen akışkan maddenin viskozitesi ve akış hızını tanımlayan eylemsizlik kuvvetleri. Madde ne kadar viskoz ve akış hızı ne kadar düşükse, laminer akış olasılığı o kadar yüksek olur. Tersine, akışkanın viskozitesi düşükse ve hareket hızı yüksekse, akış türbülanslı olacaktır.

Aşağıda, maddenin akışının dikkate alınan rejimlerinin özelliklerini açıkça açıklayan bir video bulunmaktadır.

Akış rejimi nasıl belirlenir?

Pratik için bu soru çok önemlidir, çünkü cevabı sıvı bir ortamdaki nesnelerin hareketinin özellikleri ve enerji kayıplarının büyüklüğü ile ilgilidir.

Laminer ve türbülanslı sıvı akışı arasındaki geçiş, Reynolds sayıları kullanılarak tahmin edilebilir. Bunlar boyutsuz bir niceliktir ve 19. yüzyılın sonunda sıvı bir maddenin hareket modunu pratik olarak belirlemek için bunları kullanmayı öneren İrlandalı mühendis ve fizikçi Osborne Reynolds'un adını almıştır.

Reynolds sayısı (bir borudaki sıvının laminer ve türbülanslı akışı) aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir: Re = ρ*D*v/μ, burada ρ ve μ sırasıyla maddenin yoğunluğu ve viskozitesidir, v akışının ortalama hızı, D boruların çapıdır. Formülde pay, atalet kuvvetlerini veya akışı yansıtır ve payda, sürtünme kuvvetlerini veya viskoziteyi belirler. Buradan, söz konusu sistem için Reynolds sayısı büyükse, akışkanın türbülanslı bir rejimde aktığı ve bunun tersi durumda, küçük Reynolds sayılarının laminer bir akışın varlığını gösterdiği sonucuna varabiliriz.

Reynolds sayılarının özel anlamları ve kullanımları

Yukarıda bahsedildiği gibi, laminer ve türbülanslı akışı belirlemek için Reynolds sayısı kullanılabilir. Sorun, sistemin özelliklerine bağlı olmasıdır, örneğin, borunun iç yüzeyinde düzensizlikler varsa, içindeki türbülanslı su akışı, pürüzsüz olandan daha düşük akış hızlarında başlayacaktır.

Birçok deneyin istatistikleri, akışkanın sistemi ve doğası ne olursa olsun, Reynolds sayısı 2000'den küçükse laminer hareketin meydana geldiğini, 4000'den büyükse akışın türbülanslı hale geldiğini göstermiştir. Ara sayıların değerleri (2000'den 4000'e kadar) bir geçiş rejiminin varlığını gösterir.

Bu Reynolds sayıları, akışkan ortamdaki çeşitli teknik nesnelerin ve aparatların hareketini belirlemek, suyun çeşitli şekillerdeki borulardan akışını incelemek için kullanılır ve ayrıca bazı biyolojik süreçlerin, örneğin hareketin incelenmesinde önemli bir rol oynar. insan kan damarlarındaki mikroorganizmaların

Bölümün kullanımı oldukça kolaydır. Önerilen alana istediğiniz kelimeyi girin, size anlamlarının bir listesini verelim. Sitemizin çeşitli kaynaklardan - ansiklopedik, açıklayıcı, kelime oluşturma sözlüklerinden - veri sağladığını belirtmek isterim. Burada ayrıca girdiğiniz kelimenin kullanım örnekleri ile tanışabilirsiniz.

"Laminer akış" ne anlama geliyor?

Ansiklopedik Sözlük, 1998

laminer akış

LAMİNAR AKIŞ (Latince lamina - levha, şerit) bir sıvının (veya gazın) karışmadan katmanlar halinde hareket ettiği bir akış. Laminer bir akışın varlığı ancak belirli bir sözde kadar mümkündür. kritik, Reynolds sayısı Recr. Kritik değerden büyük Re'de, laminer akış türbülanslı hale gelir.

laminer akış

(lat. lamina ≈ plakasından), sıvının (gazın) akış yönüne paralel katmanlar halinde olduğu gibi hareket ettiği düzenli bir sıvı veya gaz akışı ( pilav.). L. t. ya çok viskoz sıvılarda ya da yeterince düşük hızlarda meydana gelen akışlarda ve ayrıca küçük boyutlu cisimlerin etrafında yavaş bir sıvı akışı durumunda gözlenir. Özellikle, L. t. dar (kılcal) borularda, yataklarda bir yağlayıcı tabakasında, etraflarında bir sıvı veya gaz akarken gövdelerin yüzeyine yakın oluşan ince bir sınır tabakasında vb. belirli bir sıvının hareket hızındaki bir artış, L. t. bir noktada düzensiz türbülanslı bir akışa girebilir. Bu durumda, harekete direnç kuvveti keskin bir şekilde değişir. Akışkan akış rejimi sözde ile karakterize edilir. Reynolds sayısı Re. Re'nin değeri belirli bir kritik Rekp sayısından küçük olduğunda, bir L. t. sıvısı vardır; Re > Rekp ise, akış rejimi türbülanslı hale gelebilir. Recr değeri, söz konusu akışın türüne bağlıdır. Bu nedenle, yuvarlak borulardaki akış için Rekr » 2200 (eğer karakteristik hız, kesit üzerindeki ortalama hız ise ve karakteristik boyut borunun çapıysa). Bu nedenle, Rekp için< 2200 течение жидкости в трубе будет Л. т. Расход жидкости при Л. т. в трубе определяется Пуазёйля законом.

Akışkan hareket

Hareket eden akışkanlarla ilgili çok sayıda deneysel çalışma, iki akışkan hareketi modu olduğunu belirlemeyi mümkün kılmıştır. Sıvıların hareket modlarının en eksiksiz laboratuvar çalışmaları, İngiliz fizikçi O. Reynolds tarafından bir su deposundan oluşan bir kurulum (Şekil 10.1) üzerinde gerçekleştirildi. 1 ,

Pirinç. 10.1. Akışkan hareket modlarını göstermek için kurulum şeması

cam tüp 7 vinç ile 8 ve gemi 4 cam tüpe ince bir akışta beslenebilen sulu bir boya çözeltisi ile 6 musluk açarken 5 . Geminin doldurulması 1 bir musluktan gerçekleştirilen 2 valfli 3 .

Düşük su akış hızlarında, boya pratik olarak onunla karışmaz ve sıvı akışının katmanlı yapısı ve karışmanın olmadığı görülür.

Boruya bağlı manometre 7 (şemada gösterilmemiştir), basıncın sabitliğini gösterir p ve hız v, salınım yok (titreşim). Bu sözde laminer akış(Latince kelimeden tabaka-bant, şerit), yani. bant, katmanlı.

Bir musluk açarak borudaki suyun akış hızında kademeli bir artış ile 8 akış modeli başlangıçta değişmez ve daha sonra belirli bir hızda hızla değişir. Bir damla boya su akışıyla karışmaya başlar, sıvının girdap oluşumu ve dönme hareketi fark edilir hale gelir ve su akışında sürekli basınç ve hız titreşimleri meydana gelir. Akım, yaygın olarak adlandırıldığı gibi olur, çalkantılı(Latince kelimeden türbülans- düzensiz).

Akış hızı düşürülürse, laminer akış geri yüklenir.

Yani, laminer akışkan parçacıklarının karışmadığı ve hız ve basınç titreşimi olmadan katmanlı akış olarak adlandırılır. Böyle bir akışta, sıvının tüm akış çizgileri tamamen kanalın şekli ile belirlenir. Bir borudaki laminer akışta, tüm akım çizgileri boru eksenine paralel olarak yönlendirilir. Laminer akış, kesinlikle sabit bir akışın sabit bir basıncında düzenlenir.Laminer rejim, esas olarak viskoz sıvıların (yağ, yağlama yağları vb.) hareketi sırasında ve düşük hızlarda akarken daha az viskoz sıvılar sırasında gözlenir.

çalkantılı sıvının yoğun bir şekilde karıştırılması ve hızların ve basıncın titreşiminin eşlik ettiği bir akış olarak adlandırılır. Bireysel parçacıkların hareketi düzensiz, kaotik hale gelir. Eksenel hareketle birlikte, bireysel sıvı hacimlerinin dönme ve enine hareketi gözlenir. Bu, hızların ve basıncın titreşimlerini açıklar. Reynolds, sıvı hareketinin doğasını belirleyen ana faktörlerin ortalama sıvı hızı v, boru hattı çapı olduğunu buldu. D ve sıvının kinematik viskozitesi n. Bu faktörlerin etkisini hesaba katan Reynolds, akışkan hareket rejimini belirlemek için dijital boyutsuz bir kriter önerdi.

Yeniden=v D/n,

burada Re, boyutsuz Reynolds sayısı veya Reynolds kriteridir.

Bu formülün sağ tarafında yer alan parametreleri bilerek Re değerini hesaplayabilirsiniz.

Hız belirli bir sıvı ve boru hattının belirli bir çapı için hareket modlarında bir değişiklik olduğu, aranan kritik.

Deneyimlerin gösterdiği gibi, dairesel kesitli borular için, akışkan hareketinin türbülanslı rejiminin başladığı Reynolds sayısının kritik değeri 2320'dir. Böylece, Reynolds kriteri borudaki akışkan hareketi rejimini yargılamaya izin verir. Re'de< 2320 - hareket laminerdir ve Re > 2320 için- çalkantılı hareket.