Curs 7. Modul de curgere a lichidelor
Două moduri de curgere a fluidului
Sensul fizic al numărului lui Reynolds
Principalele caracteristici ale mișcării turbulente
Debutul fluxului de turbulente
Apariția unui regim laminar
Luăm un tub transparent, în care un lichid transparent, de exemplu apa, curge la o viteză mică V1. În acest flux, plasăm mici, substanțial mai mici decât diametrul tubului de curgere. În tuburile sub presiune există un lichid colorat, de exemplu, cerneală colorată, care poate curge din ele, dacă deschideți supapele K. Le vom deschide pentru o perioadă scurtă de timp (1-3 secunde) și a opri fluxul de cerneală prin anumite perioade de timp, astfel încât a fost posibil de a urmări mișcarea de lichide colorate. În acest caz, fluxul se va ridica fluxuri colorate, cu un lichid colorat va arăta clar distribuția vitezelor (diagrama vitezei) a secțiunii de curgere. Această distribuție va corespunde modelului fluxului de jeturi considerat anterior. Dacă observăm mișcarea lichidului, putem vedea în mod clar că, atunci când trece de la o secțiune la secțiunea 2 a modelului de distribuție a vitezei va rămâne mișcare constantă și de fluid va fi stratificat, netede, toate curent firicel vor fi paralele între ele. Această mișcare este numită laminar (de la cuvântul latin lamina - strat).
Dacă crește viteza de fluxul principal de a velichinyV2 și se repetă experimentul cu dungi colorate, profilul vitezei, așa cum au fost extinse, iar natura mișcării va rămâne aceeași, laminar. De altfel, observăm că coeficientul de energie cinetică α. face parte din ecuația Bernoulli, ținând cont de raportul dintre energia cinetică a fluxului real la energia cinetică, numărate folosind o viteză medie de la „trăgând“ viteza de profil crește.
Dacă alimentarea cu lichid este chiar mai mare la o viteză V3. atunci diagramele de viteză se pot întinde și mai mult și curentul va fi calm, neted - laminar. Coeficientul α se apropie de valoarea 2.
Cu toate acestea, este imposibilă creșterea vitezei până la infinit în regimul fluxului laminar. Necesită va veni un moment în care caracterul mișcării unui lichid se va schimba radical. Perlele colorate vor începe să oscileze mai întâi, apoi se vor bloca și se vor amesteca energic. Curgerea devine turbulentă, cu formarea constantă a vârtejului. Diagrama distribuției vitezei a secțiunii transversale de curgere mai aproape de o formă dreptunghiulară, iar vitezele în diferite secțiuni ale fluxului va fi substanțial egală cu viteza medie a fluidului. Valoarea coeficientului de energie kinetică α este aproape de 1.
Acest flux de fluid se numește turbulent (de la cuvântul latin turbulent - indignat, dezordonat).
Dacă viteza fluidului curge din nou, regimul de mișcare laminară este restabilit. Trecerea de la un mod de mișcare la altul va avea loc la aproximativ aceeași viteză, numită viteză critică și este notată de Vcr. Experimentele arată că valoarea acestei viteze este direct proporțională cu coeficientul de viscozitate cinematic al lichidului
În aceste expresii, coeficienții
Coeficientul fără dimensiuni
S-a stabilit experimental faptul că numărul critic Reynolds pentru tuburile rotunde este de 2320 pentru tuburile rotunde și pentru celelalte secțiuni 580.
Pentru a determina modul de mișcare în flux, este necesar să găsim numărul real Reynolds Re. care poate fi stabilită pentru orice flux prin formula
