Laminar oqimni suratga olish

laminar oqim- suyuqlik yoki gazning aralashmasdan tinch oqimi. Suyuqlik yoki gaz bir-biriga qarama-qarshi siljiydigan qatlamlarda harakat qiladi. Qatlamlarning tezligi ortishi yoki suyuqlikning yopishqoqligi kamayishi bilan laminar oqim turbulent bo'ladi. Har bir suyuqlik yoki gaz uchun bu nuqta ma'lum bir Reynolds sonida sodir bo'ladi.

Tavsif

Laminar oqimlar juda yopishqoq suyuqliklarda yoki etarlicha past tezlikda sodir bo'ladigan oqimlarda, shuningdek, kichik jismlar atrofida sekin suyuqlik oqimida kuzatiladi. Xususan, laminar oqimlar tor (kapillyar) trubalarda, podshipniklardagi moylash qatlamida, jismlar atrofida suyuqlik yoki gaz o‘tganda ular yuzasiga yaqin joyda hosil bo‘ladigan yupqa chegara qatlamida va hokazolarda sodir bo‘ladi.Tezlikning oshishi bilan. Bu suyuqlikning laminar oqimi bir lahzada tartibsiz turbulent oqimga o'tishi mumkin. Bunday holda, harakatga qarshilik kuchi keskin o'zgaradi. Suyuqlik oqimi rejimi Reynolds soni deb ataladigan raqam bilan tavsiflanadi (Qayta).

Qachon qiymat Re ma'lum bir kritik raqamdan kam Re kp , laminar suyuqlik oqimlari sodir bo'ladi; Re > Re kp bo'lsa, oqim rejimi turbulent bo'lishi mumkin. Re cr qiymati ko'rib chiqilayotgan oqim turiga bog'liq. Shunday qilib, oqim uchun dumaloq quvurlar Re cr ≈ 2200 (agar xarakterli tezlik tasavvurlar bo'yicha o'rtacha tezlik bo'lsa va xarakterli o'lcham quvurning diametri bo'lsa). Shuning uchun, Re kp uchun< 2200 течение жидкости в трубе будет ламинарным.

Tezlikni taqsimlash

O'rtacha tezlik profili:
a - laminar oqim
b - turbulent oqim

Cheksiz uzunlikdagi trubadagi laminar oqim bilan quvurning istalgan qismidagi tezlik quyidagilarga qarab o'zgaradi. V-V qonuni 0 (1 - r 2 /a 2 ), qayerda a - quvur radiusi, r - o'qdan masofa, V 0 \u003d 2V sr - eksenel (sonli maksimal) oqim tezligi; mos keladigan parabolik tezlik profili shaklda ko'rsatilgan. a.

Ishqalanish kuchlanishi chiziqli qonunga muvofiq radius bo'ylab o'zgaradi t=t w r/a qayerda t w = 4mVav/a - quvur devoridagi ishqalanish kuchlanishi.

Bir tekis harakat paytida quvurdagi yopishqoq ishqalanish kuchlarini engish uchun, odatda tenglik bilan ifodalanadigan uzunlamasına bosimning pasayishi bo'lishi kerak. P1-P2 = l(l/d)rV cf 2 /2 qayerda P1 va P2 - k.-n dagi bosim. masofada joylashgan ikkita kesma l bir biridan, λ - koeffitsient qarshilikka bog'liq Re laminar oqim uchun l = 64/Re .

Suyuq va gaz oqimlarining xossalarini o'rganish sanoat va kommunal xo'jalik uchun juda muhimdir. Laminar va turbulent oqim suv, neft, tabiiy gaz turli maqsadlar uchun quvurlar orqali, boshqa parametrlarga ta'sir qiladi. Bu muammolar bilan gidrodinamika fani shug'ullanadi.

Tasniflash

Ilmiy hamjamiyatda suyuqliklar va gazlarning oqim rejimlari ikkita mutlaqo boshqa sinfga bo'lingan:

• laminar (jet);
• turbulent.

Bundan tashqari, o'tish bosqichi mavjud. Aytgancha, "suyuqlik" atamasi keng ma'noga ega: u siqilmaydigan (bu aslida suyuqlik), siqiladigan (gaz), o'tkazuvchan va boshqalar bo'lishi mumkin.

Fon

Hatto Mendeleev 1880 yilda ikkita qarama-qarshi oqim rejimining mavjudligi g'oyasini ifodalagan. Ingliz fizigi va muhandisi Osborn Reynolds bu masalani batafsil o'rganib, 1883 yilda tadqiqotini yakunladi. Birinchidan, amalda, keyin esa formulalar yordamida u past oqim tezligida suyuqliklar harakati laminar shaklga ega bo'lishini aniqladi: qatlamlar (zarralar oqimi) deyarli aralashmaydi va parallel traektoriyalar bo'ylab harakatlanadi. Biroq, ma'lum bir tanqidiy qiymatni yengib chiqqandan so'ng (uchun turli sharoitlar u boshqacha), Reynolds soni deb ataladi, suyuqlik oqimi rejimlari o'zgaradi: reaktiv oqim xaotik, vorteks - ya'ni turbulent bo'ladi. Ma'lum bo'lishicha, bu parametrlar ma'lum darajada gazlarga ham xosdir.

Ingliz olimining amaliy hisob-kitoblari shuni ko'rsatdiki, masalan, suvning xatti-harakati u oqib o'tadigan rezervuarning (quvur, kanal, kapillyar va boshqalar) shakli va hajmiga kuchli bog'liqdir. Dumaloq kesimli quvurlarda (ular bosimli quvurlarni o'rnatish uchun ishlatiladi), ularning Reynolds raqami - formula quyidagicha tavsiflanadi: Re \u003d 2300. Ochiq kanal bo'ylab oqim uchun u boshqacha: Re \u003d 900 Re ning past qiymatlarida oqim tartibli bo'ladi, katta hajmda - tartibsiz .

laminar oqim

Laminar oqim va turbulent oqim o'rtasidagi farq suv (gaz) oqimlarining tabiati va yo'nalishida. Ular aralashmasdan va pulsatsiyasiz qatlamlarda harakat qiladilar. Boshqacha qilib aytganda, harakat bir tekis, bosim, yo'nalish va tezlikda tartibsiz sakrashlarsiz.

Suyuqlikning laminar oqimi, masalan, tor tirik mavjudotlarda, o'simliklarning kapillyarlarida va shunga o'xshash sharoitlarda, juda yopishqoq suyuqliklar (quvur orqali yoqilg'i moyi) oqimida hosil bo'ladi. Jet oqimini vizual ko'rish uchun jo'mrakni biroz ochish kifoya - suv aralashmasdan, tinch, bir tekis oqadi. Agar kran oxirigacha o'chirilgan bo'lsa, tizimdagi bosim kuchayadi va oqim xaotik bo'ladi.

turbulent oqim

Yaqin atrofdagi zarralar deyarli parallel traektoriyalar bo'ylab harakatlanadigan laminar oqimdan farqli o'laroq, suyuqlikning turbulent oqimi tartibsizdir. Agar biz Lagrange yondashuvidan foydalansak, u holda zarrachalarning traektoriyalari o'zboshimchalik bilan kesishishi va oldindan aytib bo'lmaydigan tarzda harakat qilishi mumkin. Bunday sharoitda suyuqliklar va gazlarning harakatlari doimo beqaror bo'ladi va bu turg'unlik parametrlari juda keng diapazonga ega bo'lishi mumkin.

Gazning laminar oqimi qanday turbulent oqimga aylanishini sokin havoda yonayotgan sigaretaning tutuni misolida ko'rish mumkin. Dastlab, zarralar vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydigan traektoriyalar bo'ylab deyarli parallel ravishda harakatlanadi. Tutun tinch qolganga o'xshaydi. Keyin, bir joyda, to'satdan butunlay tasodifiy harakatlanadigan katta girdoblar paydo bo'ladi. Bu girdoblar kichikroqlarga, undan ham kichikroqlarga va hokazolarga parchalanadi. Oxir-oqibat, tutun amalda atrofdagi havo bilan aralashadi.

Turbulentlik davrlari

Yuqoridagi misol darslik bo'lib, uning kuzatishlari natijasida olimlar quyidagi xulosalarga kelishdi:

1. Laminar va turbulent oqim ehtimollik xususiyatiga ega: bir rejimdan ikkinchisiga o'tish aniq belgilangan joyda emas, balki o'zboshimchalik bilan, tasodifiy joyda sodir bo'ladi.
2. Birinchidan, katta burmalar paydo bo'ladi, ularning o'lchami tutunning o'lchamidan kattaroqdir. Harakat beqaror va juda anizotropik bo'ladi. Katta oqimlar barqarorligini yo'qotib, kichikroq va kichikroqlarga bo'linadi. Shunday qilib, vortekslarning butun ierarxiyasi paydo bo'ladi. Ularning harakatining energiyasi kattadan kichikga o'tadi va bu jarayon oxirida u yo'qoladi - energiyaning tarqalishi kichik miqyosda sodir bo'ladi.
3. Turbulent oqim rejimi tasodifiy belgi: u yoki bu vorteks butunlay o'zboshimchalik bilan, oldindan aytib bo'lmaydigan joyda bo'lishi mumkin.
4. Tutunning atrofdagi havo bilan aralashishi laminar rejimda deyarli sodir bo'lmaydi, turbulent rejimda esa juda kuchli.
5. Chegara shartlari statsionar bo'lishiga qaramay, turbulentlikning o'zi aniq statsionar bo'lmagan xususiyatga ega - barcha gaz-dinamik parametrlar vaqt o'tishi bilan o'zgaradi.

Yana bittasi bor muhim mulk turbulentlik: u har doim uch o'lchovli. Quvurdagi yoki ikki o'lchovli chegara qatlamidagi bir o'lchovli oqimni hisobga olsak ham, turbulent girdoblar harakati baribir barcha uchta koordinata o'qlari yo'nalishlarida sodir bo'ladi.

Reynolds soni: formula

Laminardan turbulentga o'tish tanqidiy Reynolds soni bilan tavsiflanadi:

Re cr = (ruL/µ) cr,

bu yerda r - oqim zichligi, u - oqimning xarakterli tezligi; L - oqimning xarakterli kattaligi, µ koeffitsienti cr - aylana kesimli quvur orqali oqim.

Masalan, quvurda tezligi u bo'lgan oqim uchun Osborn Reynolds L sifatida ishlatiladi va bu holda 2300 ekanligini ko'rsatdi.

Plastinkadagi chegara qatlamida ham xuddi shunday natija olinadi. Xarakterli o'lcham sifatida plastinkaning oldingi chetidan masofa olinadi va keyin: 3 × 10 5

Tezlikni buzish tushunchasi

Laminar va turbulent suyuqlik oqimi va shunga mos ravishda Reynolds sonining kritik qiymati (Re) ko'proq omillarga bog'liq: bosim gradienti, pürüzlülüklerin balandligi, tashqi oqimdagi turbulentlik intensivligi, harorat farqi. , va hokazo. Qulaylik uchun, bu umumiy omillar, shuningdek, deyiladi tezlik buzilishi , chunki ular oqim tezligiga ma'lum ta'sir ko'rsatadi. Agar bu bezovtalanish kichik bo'lsa, uni tezlik maydonini tenglashtirishga intiladigan yopishqoq kuchlar bilan o'chirish mumkin. Katta buzilishlar bilan oqim barqarorlikni yo'qotishi mumkin va turbulentlik paydo bo'ladi.

Reynolds sonining jismoniy ma'nosi inertial va yopishqoq kuchlarning nisbati ekanligini hisobga olsak, oqimlarning buzilishi quyidagi formulaga to'g'ri keladi:

Re = ruL/µ = ru 2 /(µ×(u/L)).

Numerator ikki marta tezlik boshini o'z ichiga oladi va chegara qatlamining qalinligi L sifatida qabul qilingan bo'lsa, maxraj ishqalanish kuchlanishi tartibidagi qiymatdir. Tezlik bosimi muvozanatni buzadi va bunga qarshi turadi. Biroq, nima uchun (yoki tezlik boshi) faqat yopishqoq kuchlardan 1000 marta ko'p bo'lsa, o'zgarishlarga olib kelishi aniq emas.

Hisob-kitoblar va faktlar

Recr da xarakteristik tezlik sifatida oqimning mutlaq tezligi u emas, balki tezlikning buzilishidan foydalanish qulayroq bo‘lar edi. Bunday holda, kritik Reynolds soni taxminan 10 ga teng bo'ladi, ya'ni tezlik bosimining buzilishi viskoz kuchlanishdan 5 marta oshib ketganda, suyuqlikning laminar oqimi turbulent oqimga o'tadi. Re ning ushbu ta'rifi, bir qator olimlarning fikriga ko'ra, quyidagi eksperimental tasdiqlangan faktlarni yaxshi tushuntiradi.

Ideal silliq sirtda ideal darajada bir xil tezlik profili uchun an'anaviy tarzda aniqlangan Re cr soni cheksizlikka intiladi, ya'ni turbulentlikka o'tish aslida kuzatilmaydi. Ammo tezlik buzilishining kattaligi bilan aniqlangan Reynolds soni 10 ga teng bo'lgan kritikdan kichikdir.

Asosiy tezlik bilan taqqoslanadigan tezlikning oshishiga olib keladigan sun'iy turbulatorlar mavjud bo'lganda, oqim Reynolds sonining tezlikning mutlaq qiymatidan aniqlangan Re cr ga qaraganda ancha past qiymatlarida turbulent bo'ladi. Bu Re cr = 10 koeffitsientining qiymatidan foydalanishga imkon beradi, bu erda yuqoridagi sabablarga ko'ra yuzaga kelgan tezlik buzilishining mutlaq qiymati xarakterli tezlik sifatida ishlatiladi.

Quvurdagi laminar oqim rejimining barqarorligi

Laminar va turbulent oqim har xil sharoitlarda suyuqlik va gazlarning barcha turlariga xosdir. Tabiatda laminar oqimlar kam uchraydi va odatda, masalan, tekis sharoitda tor er osti oqimlari uchun. Olimlarni bu masala suv, neft, gaz va boshqa texnik suyuqliklarni quvurlar orqali tashishda amaliy qo‘llash kontekstida ko‘proq tashvishga solmoqda.

Laminar oqimning barqarorligi masalasi asosiy oqimning bezovtalangan harakatini o'rganish bilan chambarchas bog'liq. U kichik tebranishlar deb ataladigan ta'sirga duchor bo'lganligi aniqlandi. Vaqt o'tishi bilan ularning so'nishi yoki o'sishiga qarab, asosiy oqim barqaror yoki beqaror hisoblanadi.

Siqiladigan va siqilmaydigan suyuqliklar oqimi

Suyuqlikning laminar va turbulent oqimiga ta'sir qiluvchi omillardan biri uning siqilishidir. Suyuqlikning bu xossasi, ayniqsa, asosiy oqimning tez o'zgarishi bilan turg'un bo'lmagan jarayonlarning barqarorligini o'rganishda muhim ahamiyatga ega.

Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, silindrsimon quvurlardagi siqilmaydigan suyuqlikning laminar oqimi vaqt va makonda nisbatan kichik aksimetrik va noanimmetrik buzilishlarga chidamli.

Yaqinda asosiy oqim ikki koordinataga bog'liq bo'lgan silindrsimon quvurning kirish qismidagi oqimning barqarorligiga ekssimetrik tebranishlarning ta'siri bo'yicha hisob-kitoblar olib borildi. Bunday holda, quvur o'qi bo'ylab koordinata asosiy oqim trubkasi radiusi bo'ylab tezlik profiliga bog'liq bo'lgan parametr sifatida qaraladi.

Xulosa

Ko'p asrlik o'rganishga qaramay, laminar va turbulent oqim ham to'liq o'rganilgan deb aytish mumkin emas. Mikro darajadagi eksperimental tadqiqotlar asosli hisob-kitoblarni talab qiladigan yangi savollarni tug'diradi. Tadqiqotning mohiyati ham amaliy ahamiyatga ega: dunyoda minglab kilometr suv, neft, gaz, mahsulot quvurlari yotqizilgan. Tashish paytida turbulentlikni kamaytirish uchun texnik echimlar qanchalik ko'p kiritilsa, u shunchalik samarali bo'ladi.

Gidrodinamika fizikaning tashqi sharoitga qarab suyuqlik harakati qonuniyatlarini oʻrganuvchi eng muhim boʻlimidir. Gidrodinamikada ko'rib chiqiladigan muhim masala suyuqlikning laminar va turbulent oqimini aniqlash masalasidir.

Suyuqlik nima?

Laminar va turbulent suyuqlik oqimi masalasini yaxshiroq tushunish uchun birinchi navbatda bu moddaning nima ekanligini ko'rib chiqish kerak.

Suyuqlik fizikada moddaning 3 ta agregat holatidan biri deyiladi, u berilgan sharoitda o'z hajmini saqlab turishga qodir, lekin minimal tangensial kuchlar ta'sirida shaklini o'zgartiradi va oqishni boshlaydi. Qattiq jismdan farqli o'laroq, suyuqlikda tashqi ta'sirlarga qarshilik kuchlari yo'q, ular asl shakliga qaytishga moyildirlar. Suyuqlikning gazlardan farqi shundaki, u doimiy tashqi bosim va haroratda o'z hajmini saqlab turishga qodir.

Suyuqliklarning xossalarini tavsiflovchi parametrlar

Laminar va turbulent oqim masalasi, bir tomondan, suyuqlik harakati ko'rib chiqiladigan tizimning xususiyatlari bilan, ikkinchi tomondan, suyuq moddaning xususiyatlari bilan belgilanadi. Bu erda suyuqliklarning asosiy xususiyatlari:

• Zichlik. Har qanday suyuqlik bir hildir, shuning uchun uni tavsiflash uchun suyuq moddaning birlik hajmiga tushadigan massa miqdorini aks ettiruvchi ushbu jismoniy miqdor ishlatiladi.
• Yopishqoqlik. Bu qiymat suyuqlik oqimi davomida uning turli qatlamlari o'rtasida yuzaga keladigan ishqalanishni tavsiflaydi. Suyuqliklardagi molekulalarning potentsial energiyasi ularning kinetik energiyasiga taxminan teng bo'lganligi sababli, u har qanday haqiqiy suyuqlik moddalarida ma'lum bir yopishqoqlik mavjudligini keltirib chiqaradi. Suyuqliklarning bu xususiyati ularning oqimi jarayonida energiyani yo'qotish sababidir.
• Siqilish qobiliyati. Tashqi bosimning oshishi bilan har qanday suyuqlik moddasi o'z hajmini pasaytiradi, ammo suyuqliklar uchun bu bosim ular egallagan hajmni biroz kamaytirish uchun etarlicha katta bo'lishi kerak, shuning uchun ko'p amaliy holatlarda bu agregatsiya holati siqilmaydi.
• Yuzaki taranglik. Bu qiymat suyuqlikning birlik yuzasini hosil qilish uchun sarflanishi kerak bo'lgan ish bilan belgilanadi. Sirt tarangligining mavjudligi suyuqliklarda molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlarining mavjudligi bilan bog'liq bo'lib, ularning kapillyar xususiyatlarini aniqlaydi.

laminar oqim

Turbulent va laminar oqim masalasini o'rganib, biz birinchi navbatda ikkinchisini ko'rib chiqamiz. Agar quvurda bo'lgan suyuqlik uchun bu trubaning uchlarida bosim farqi hosil bo'lsa, u holda u oqishni boshlaydi. Agar moddaning oqimi tinch bo'lsa va uning har bir qatlami boshqa qatlamlarning harakat chiziqlarini kesib o'tmaydigan silliq traektoriya bo'ylab harakatlansa, u holda laminar oqim rejimi haqida gapiriladi. Uning davomida har bir suyuqlik molekulasi quvur bo'ylab ma'lum bir traektoriya bo'ylab harakatlanadi.

Laminar oqimning xususiyatlari quyidagilardan iborat:

• Suyuq moddaning alohida qatlamlari o'rtasida aralashish yo'q.
• Quvurning o'qiga yaqinroq bo'lgan qatlamlar uning atrofida joylashganlarga qaraganda yuqori tezlikda harakatlanadi. Bu haqiqat suyuqlik molekulalari va quvurning ichki yuzasi o'rtasida ishqalanish kuchlarining mavjudligi bilan bog'liq.

Laminar oqimga misol qilib, dushdan oqib chiqadigan parallel suv oqimlari mavjud. Agar laminar oqimga bir necha tomchi bo'yoq qo'shilsa, ular suyuqlikning asosiy qismiga aralashmasdan silliq oqimini davom ettiradigan oqimga qanday tortilganligini ko'rish mumkin.

turbulent oqim

Ushbu rejim laminardan tubdan farq qiladi. Turbulent oqim - bu xaotik oqim bo'lib, unda har bir molekula o'zboshimchalik bilan traektoriya bo'ylab harakatlanadi, uni faqat vaqtning dastlabki momentida taxmin qilish mumkin. Ushbu rejim suyuqlik oqimidagi kichik hajmdagi burmalar va dumaloq harakatlar bilan tavsiflanadi. Shunga qaramay, alohida molekulalarning traektoriyalarining tasodifiyligiga qaramasdan, umumiy oqim ma'lum bir yo'nalishda harakat qiladi va bu tezlikni qandaydir o'rtacha qiymat bilan tavsiflash mumkin.

Turbulent oqimga tog 'daryosidagi suv oqimi misol bo'ladi. Agar bo'yoq bunday oqimga tushib qolsa, unda dastlabki daqiqada oqim paydo bo'lishini ko'rish mumkin, u buzilishlar va mayda aylanmalarni boshdan kechira boshlaydi va keyin suyuqlikning butun hajmiga aralashib, yo'qoladi.

Suyuqlik oqimini nima aniqlaydi?

Laminar yoki turbulent oqim rejimlari ikki miqdorning nisbatiga bog'liq: suyuqlik qatlamlari orasidagi ishqalanishni aniqlaydigan suyuq moddaning yopishqoqligi va oqim tezligini tavsiflovchi inertial kuchlar. Moddaning yopishqoqligi va uning oqim tezligi qanchalik past bo'lsa, laminar oqim ehtimoli shunchalik yuqori bo'ladi. Aksincha, agar suyuqlikning yopishqoqligi past bo'lsa va uning harakat tezligi yuqori bo'lsa, u holda oqim turbulent bo'ladi.

Quyida moddaning oqimining ko'rib chiqilgan rejimlarining xususiyatlarini aniq tushuntiradigan video mavjud.

Oqim rejimini qanday aniqlash mumkin?

Amaliyot uchun bu savol juda muhim, chunki unga javob suyuqlik muhitida jismlarning harakatlanish xususiyatlari va energiya yo'qotishlarining kattaligi bilan bog'liq.

Laminar va turbulent suyuqlik oqimi o'rtasidagi o'tish Reynolds raqamlari yordamida baholanishi mumkin. Ular o'lchovsiz miqdor bo'lib, 19-asrning oxirida suyuq moddaning harakat rejimini amalda aniqlash uchun ulardan foydalanishni taklif qilgan irlandiyalik muhandis va fizik Osborne Reynolds sharafiga nomlangan.

Reynolds sonini (quvurdagi suyuqlikning laminar va turbulent oqimi) quyidagi formula yordamida hisoblash mumkin: Re = r*D*v/m, bunda r va m mos ravishda moddaning zichligi va qovushqoqligi, v. uning oqimining o'rtacha tezligi, D - diametrli quvurlar. Formulada numerator inertial kuchlarni yoki oqimni aks ettiradi va maxraj ishqalanish kuchlarini yoki yopishqoqlikni aniqlaydi. Bundan xulosa qilishimiz mumkinki, agar ko'rib chiqilayotgan tizim uchun Reynolds soni katta bo'lsa, suyuqlik turbulent rejimda oqadi va aksincha, kichik Reynolds raqamlari laminar oqim mavjudligini ko'rsatadi.

Reynolds raqamlarining o'ziga xos ma'nolari va ulardan foydalanish

Yuqorida aytib o'tilganidek, Reynolds soni laminar va turbulent oqimni aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. Muammo shundaki, bu tizimning xususiyatlariga bog'liq, masalan, quvurning ichki yuzasida nosimmetrikliklar bo'lsa, unda suvning turbulent oqimi silliqga qaraganda pastroq oqim tezligida boshlanadi.

Ko'pgina tajribalar statistikasi shuni ko'rsatdiki, suyuqlikning tizimi va tabiatidan qat'i nazar, Reynolds soni 2000 dan kichik bo'lsa, u holda laminar harakat sodir bo'ladi, lekin 4000 dan katta bo'lsa, oqim turbulent bo'ladi. Raqamlarning oraliq qiymatlari (2000 dan 4000 gacha) o'tish rejimining mavjudligini ko'rsatadi.

Ushbu Reynolds raqamlari suyuqlik muhitida turli xil texnik ob'ektlar va apparatlarning harakatini aniqlash, turli shakldagi quvurlar orqali suv oqimini o'rganish uchun ishlatiladi, shuningdek, ba'zi biologik jarayonlarni, masalan, harakatni o'rganishda muhim rol o'ynaydi. inson qon tomirlaridagi mikroorganizmlar.

Bo'limdan foydalanish juda oson. Taklif etilgan maydonga kerakli so'zni kiriting va biz sizga uning ma'nolari ro'yxatini beramiz. Shuni ta'kidlashni istardimki, bizning saytimizda turli manbalardan olingan ma'lumotlar - ensiklopedik, izohli, so'z yasash lug'atlari mavjud. Bu yerda siz kiritgan so'zdan foydalanish misollari bilan ham tanishishingiz mumkin.

"Laminar oqim" nimani anglatadi?

Ensiklopedik lug'at, 1998 yil

laminar oqim

LAMINAR OQIM (lotincha lamina - plastinka, tasma) suyuqlik (yoki gaz) qatlamlarda aralashmasdan harakatlanadigan oqim. Laminar oqimning mavjudligi faqat ma'lum bir narsaga qadar mumkin. muhim, Reynolds soni Recr. Re kritik qiymatdan kattaroq bo'lsa, laminar oqim turbulent bo'ladi.

laminar oqim

(lot. lamina ≈ plastinkadan), suyuqlik yoki gazning tartibli oqimi, unda suyuqlik (gaz) oqim yo'nalishiga parallel ravishda qatlamlarda harakat qiladi ( guruch.). L. t. yo oʻta yopishqoq suyuqliklarda, yoki yetarlicha past tezlikda sodir boʻladigan oqimlarda, shuningdek, kichik oʻlchamdagi jismlar atrofida suyuqlikning sekin oqishi holatlarida kuzatiladi. Xususan, L. t. tor (kapillyar) trubalarda, podshipniklardagi moylash qatlamida, jismlar yuzasiga yaqin joyda ular atrofida suyuqlik yoki gaz oʻtganda hosil boʻladigan yupqa chegara qatlamida va hokazolarda sodir boʻladi. berilgan suyuqlikning harakat tezligining oshishi, L. t. bir nuqtada tartibsiz turbulent oqimga o'tishi mumkin. Bunday holda, harakatga qarshilik kuchi keskin o'zgaradi. Suyuqlik oqimi rejimi deb atalmish bilan tavsiflanadi. Reynolds raqami Re. Re qiymati ma'lum bir kritik son Rekp dan kichik bo'lsa, L. t. suyuqlik mavjud; agar Re > Rekp bo'lsa, oqim rejimi turbulent bo'lishi mumkin. Recr qiymati ko'rib chiqilayotgan oqim turiga bog'liq. Shunday qilib, dumaloq quvurlardagi oqim uchun Rekr » 2200 (agar xarakterli tezlik tasavvurlar bo'yicha o'rtacha tezlik bo'lsa va xarakterli o'lcham quvurning diametri bo'lsa). Shuning uchun, Rekp uchun< 2200 течение жидкости в трубе будет Л. т. Расход жидкости при Л. т. в трубе определяется Пуазёйля законом.

suyuqlik harakati

Harakatlanuvchi suyuqliklarning ko'plab eksperimental tadqiqotlari suyuqlik harakatining ikkita rejimi mavjudligini aniqlashga imkon berdi. Suyuqliklarning harakatlanish rejimlari bo'yicha eng to'liq laboratoriya tadqiqotlari ingliz fizigi O. Reynolds tomonidan suv idishidan iborat qurilmada (10.1-rasm) amalga oshirildi. 1 ,

Guruch. 10.1. Suyuqlik harakati rejimlarini namoyish qilish uchun o'rnatish sxemasi

shisha quvur 7 kran bilan 8 va kema 4 bo'yoqning suvli eritmasi bilan, shisha trubkaga nozik oqim bilan oziqlanishi mumkin 6 kranni ochganda 5 . Idishni to'ldirish 1 krandan amalga oshiriladi 2 valf bilan 3 .

Suv oqimining past tezligida bo'yoq amalda u bilan aralashmaydi va suyuqlik oqimining qatlamli tabiati va aralashtirishning yo'qligi ko'rinadi.

Quvurga ulangan manometr 7 (diagrammada ko'rsatilmagan), bosimning doimiyligini ko'rsatadi p va tezlik v, tebranishlar (pulsatsiyalar) yo'q. Bu shunday deyiladi laminar oqim(Lotin so'zidan qatlam-lenta, tasma), ya'ni. lenta, qatlamli.

Kranni ochish orqali quvurdagi suvning oqim tezligini bosqichma-bosqich oshirish bilan 8 oqim sxemasi dastlab o'zgarmaydi, keyin esa ma'lum bir tezlikda tez o'zgaradi. Bir tomchi bo'yoq suv oqimiga aralasha boshlaydi, suyuqlikning vorteks shakllanishi va aylanish harakati sezilarli bo'ladi va suv oqimida doimiy bosim va tezlik pulsatsiyalari paydo bo'ladi. Oqim, odatda, deyilganidek, shunday bo'ladi: turbulent(Lotin so'zidan turbulentus- tartibsiz).

Agar oqim tezligi kamaytirilsa, laminar oqim tiklanadi.

Shunday qilib, laminar suyuqlik zarralari aralashmasdan, tezlik va bosimning pulsatsiyasisiz qatlamli oqim deb ataladi. Bunday oqim bilan suyuqlik oqimining barcha chiziqlari to'liq kanalning shakli bilan aniqlanadi. Quvurdagi laminar oqimda barcha oqim chiziqlari quvur o'qiga parallel ravishda yo'naltiriladi. Laminar oqim qat'iy barqaror oqimning doimiy bosimida tartibga solinadi.Laminar rejim asosan yopishqoq suyuqliklar (moy, moylash moylari va boshqalar), past tezlikda oqganda esa kamroq yopishqoq suyuqliklar harakati paytida kuzatiladi.

turbulent suyuqlikning kuchli aralashishi va tezliklar va bosimning pulsatsiyasi bilan birga keladigan oqim deb ataladi. Alohida zarrachalarning harakati xaotik, tartibsiz bo'lib chiqadi. Eksenel harakat bilan bir qatorda suyuqlikning alohida hajmlarining aylanish va ko'ndalang harakati kuzatiladi. Bu tezlik va bosimning pulsatsiyasini tushuntiradi. Reynolds suyuqlik harakatining xarakterini belgilovchi asosiy omillar suyuqlikning o'rtacha tezligi v, quvur liniyasi diametri ekanligini aniqladi. D va suyuqlikning kinematik yopishqoqligi n. Ushbu omillarning ta'sirini hisobga olgan holda, Reynolds suyuqlik harakati rejimini aniqlash uchun raqamli o'lchovsiz mezonni taklif qildi.

Qayta=v D/n,

Bu erda Re - o'lchovsiz Reynolds soni yoki Reynolds mezonidir.

Ushbu formulaning o'ng tomoniga kiritilgan parametrlarni bilib, siz Re qiymatini hisoblashingiz mumkin.

Tezlik, bunda ma'lum bir suyuqlik va quvur liniyasining ma'lum diametri uchun harakat rejimlari o'zgaradi, chaqirdi tanqidiy.

Tajriba shuni ko'rsatadiki, aylana kesmali quvurlar uchun suyuqlik harakatining turbulent rejimi boshlanadigan Reynolds sonining kritik qiymati 2320 ga teng. Shunday qilib, Reynolds mezoni quvurdagi suyuqlik harakati rejimini hukm qilish imkonini beradi. Reda< 2320 - harakat laminar va Re > 2320 uchun- turbulent harakat.