informații teoretice Scurt

Acasă | Despre noi | feedback-ul

Laminar și regimuri turbulente de mișcare.

Avand in vedere ca un fluid ideal neglijăm vâscozitatea. Aceasta conduce la faptul că rezistența corpului în mișcare uniform în spațiu nemărginit, este egal cu zero, și este în concordanță cu datele de experimente cu fluide reale. In fluidele reale din pat se deplasează încet, forțele întârziind mișcarea particulelor de pat se deplasează cu o viteză mai mare și, invers, stratul de particule într-un ritm mai rapid strat de viteză mai lent. La diapozitivele joase strat viteza fluidului de pe unul pe altul. Stratul de băț peretelui acestuia. Forțele vâscoși sunt proporționale cu variația debitului în direcția normală la viteza. Cel mai grav acestea afectează în cazul în care rata de schimbare sunt foarte bune. Situat în apropierea suprafața corpului (conducte, canale) regiune de curgere vâscoasă, în care rata de schimbare se numește stratului limită.

În afara efectului stratului limită este slabă și comportamentul vâscozității unui apropiat fluid vâscos la comportamentul ideal. Într-un fluid vâscos adăugat două mișcări: mișcarea aleatorie a moleculelor și mișcarea direcțională a întregului flux. În acest sens, se poate clarifica conceptul stratului limită. Stratul limită este regiunea fluidului vâscos, în care forțele de frecare și inerție au aceeași ordine.

Numeroase observații și experimente au arătat că există două moduri de bază ale mișcării fluidelor: laminară și turbulentă.

În flux laminar întreaga masă de fluid se deplasează paralel glisante peste fiecare alte fluxuri nemiscibile sau straturi.

In regim turbulent separa particulele de fluid care se deplasează în lungul unei traiectorii complexe arbitrare, fluxuri sunt amestecate, iar fluxul de lichid este o masă în mișcare la întâmplare.

În primul rând presupunerea este că există două moduri de mișcare fluid exprimat în Mendeleev 1880, care ulterior a fost confirmată empiric O.Reynoldsom în 1883, a ratat apa prin tuburi de sticlă cu diametru diferit, prin reglarea vitezei de deplasare a apei în ele supapele 1 și 5 (Fig.1). Printr-un tub subțire, cu un capăt ascuțit 3 la intrare

Fig. 1. Configurarea experimental O.Reynoldsa:

1, 5 - supape; 2 - vas cu lichid colorat; 3 - un tub cu un capăt ascuțit;

4 - tub; 6 - o navă; 7 - o conductă de scurgere

în sticlă tub 4 a fost aplicat lichid colorat din vasul 2. medie viteza in tevile de zona 4 a secțiunii # 969; Sa determinat de volumul de apă W, primit de recipientul 5 pentru timpul t: v = W / (# 969; t).

Experimentele au fost efectuate la un cap constant (pentru a sprijini acesta a fost utilizat un tub de scurgere 7) a arătat că, la viteze mici de deplasare a apei în tubul de cerneală 4 se deplasează în acesta într-un curent paralel subțire la perete, fără a se amesteca cu apa. După atingerea unei anumite condiții date ale experimentului mediu mișcarea fluidului vitezei particulelor devine neregulată, vopsea prelinge incepe sa se erodeze, provocând toată apa din tubul este colorat.

neclaritate Trickle apare datorită formării de vârtejuri și mișcarea aleatorie a particulelor. Cu toate acestea, la perete, ca și cu flux laminar, viteza este zero (figura 2).

Fig. Viteza 2. Diagrame în țeavă:

1 - în flux laminar; 2 - pentru curgerea turbulentă

În flux de fluid laminar într-o conductă curba ratei este parabolic; viteza de la un punct arbitrar al vr curgere =

unde # 916; p - căderea de presiune de-a lungul conductei; # 956; - vâscozitatea dinamică; l - lungimea țevii; r0 - raza tubului; r - raza fluxului la punctul de determinare a vitezei.

Viteza maximă în centrul secțiunii transversale pe axa tubului

Debitul prin secțiunea țevii = Q. (2)

Comparația cu formulele (1) și (3) arată că, în curgerea laminară viteză medie mai mică de 2 ori maxim: Vav = 0,5vmax.

În curgere turbulentă a fluidului în conducta se poate vorbi doar despre viteza medie. Natura debitului depinde medie a fluidului de viteză Vav, diametrul țevii d, vâscozitatea dinamică # 956; iar densitatea lichidului # 961;. Toți acești factori sunt luați în considerare de către complexul adimensional, numit „numărul Reynolds“

unde # 957; - viscozitatea cinematică.

Fizic, numărul Reynolds este raportul de forțe de inerție și forțe vâscoase în fluxul de fluid. Astfel, regimul de curgere a fluidului, pentru fiecare caz în parte depinde de numărul Reynolds. Numeroase experimente seta valoarea limită a numărului Reynolds de mai sus, care fluxul merge de la laminar la turbulent. Această valoare se numește numărul Reynolds critic Rekr = 2320.

Rata medie corespunzătoare se numește critică = viteza videorecorder.

Pentru fluxuri cu o secțiune transversală a unei alte forme, ca caracteristica folosind raza hidraulică sau dekv diametru RG echivalent:

Numărul Reynolds este criteriul pentru determinarea regimului de curgere a fluidului în conducte. Când Re <2320 mișcare fluidă apare în regim laminar când Re> 2320 - în turbulent. În tranziția de la laminar la turbulente mișcare se produce și intermediar regim invers (de tranziție) (Re = 2320 ... 4000), la care fluxurile au un profil ondulat, dar nu se amestecă unul cu celălalt.

dezvoltat pe deplin de curgere turbulentă în conducte instalate la Re = 4000.

Exemplul 1. Pentru a determina numărul Reynolds și mișcarea apei în modul de conducte de apă d = 30 mm, în cazul în care debitul de apă Q = 0136 m3 /s.Temperatura Apă 10 0 C.

secțiunea de curgere de viață

Viteza medie a apei din conducta

Numărul Reynolds, Re =.

Ude # 957; -. O viscozitate cinematică (conform tabelului determină că la o temperatură a apei de 10 0 C. # 957; = 1.31 # 8729; 10 -6 m 2 / s).

Prin urmare, Re =. Deoarece Re> Rekr = 2320, mișcarea apei este tulbure.

Exemplul 2. Aplicat în alimentarea cu apă și a conductelor de canalizare au un diametru minim de dmin = 12 mm diametru maxim dmax = 3500mm. Rata calculată de circulație a apei în aceasta 0,5 ... 4 m / s. Se determină numărul minim și maxim Reynolds și regimul de curgere a apei în aceste conducte.

Temperatura apei în sistemele de alimentare cu apă poate varia de 0 la 30 0 C; conform tabelului. viscozitate cinematică la 0 0 C. # 957 0 = 1.79 # 8729; 10 -6 m 2 / s, iar la 30 0 C. # 957; 30 = 0,81 # 8729; 10 -6 m 2 / s.

Numărul minim Reynolds este la d = dmin = 0,012 m, v = 0,5 m / s, # 957 = # 957; 0:

Numărul maxim Reynolds este la d = dmax = 3,5 m, v = 4 m / s, # 957 = # 957; 30:

Chiar și numărul minim Reynolds mai mare Rekr = 2320, astfel încât conductele de alimentare cu apă și modul de circulație a apei de canalizare este întotdeauna turbulentă.