Ламинардык жана турбуленттик агуу. суюктуктун агымы режимдери

суюктуктар жана газдар агымынын касиеттерин окуп-өнөр жай жана коммуналдык кызматтар үчүн өтө маанилүү болуп саналат. Суу транспорттук чен өлчөмү боюнча Ламинардык жана турбуленттик агым таасири, мунай, ар кандай максаттар үчүн жаратылыш газ түтүктөрү, башка параметрлерге таасирин тийгизет. Бул маселелер илим гидродинамикалык болот.

классификация

суюктуктун агымы режимдер жана газдардын илимий чөйрөдө эки өзүнчө класстарга бөлүнөт:

• ламинардык (Струйный);
• тынчы жок.

Ошондой эле өткөөл этабын айырмалай. Баса, термин "суюк" бир мааниге ээ: ал incompressible болушу мүмкүн (суюк чындыгында), жана кысылган (газ), өткөрүүчү, ж.б. ...

иши тарыхы

1880-жылы дагы бир Mendeleev эки карама-каршы агымынын режимдерин бар идеясы билдирди. Анткени бул маселе боюнча кененирээк маалымат алуу 1883-жылы изилдөө аяктады англиялык жана инженер Осборн Рейнолдс каралат. Биринчиден, иш жүзүндө, андан кийин ал суюк транспорттук төмөнкү агымы чен боюнча ламинардык түрү болуп табылган нерсени колдонуп: катмарлары (бөлүкчө агымы) дээрлик аралашпайт жана параллелдүү жолунда алдыга эмес. Бирок, кээ бир сын наркы (ар кандай шарттарда үчүн башка) тартпай калгандан кийин, бойунча Рейнолдс саны суюктук агымы шарттары өзгөрүп жатат: Jet агымы башаламан Vortex болот - мында, туруксуз. Маалым болгондой, бул көрсөткүчтөр мүнөздүү жана газдар белгилүү бир даражада.

Практикалык англис илимпоз эсептөөлөрү ал агып турган жүрүм-туруму, мис, суу куюлган түзүлүүсү жана өлчөмдөрү өтө көз каранды (түтүктөр, каналдар, капиллярлар, ж.б.), деп көрсөттү. тегерек кесилиши (күчөп басым түтүктөрүндө үчүн колдонулган) бар Түтүк ичинде, анын Рейнолдс саны - формула оор мамлекет катары сүрөттөлөт төмөнкүдөй: Re = 2300. агымы каналын ачуу үчүн Рейнолдс саны ар түрдүү: Re = 900-кайра үчүн кичирээк баалуулуктар буйрук болуп, көп учурда - баш-аламан.

ламинардык агуу

бир, ламинардык агуу оор суу мүнөзү жана багыты болуп саналат айырмаланып (газ) агат. Алар аралаштыруу жана тамырдын согуусун жок катмарларды түрткү. Башка сөз менен айтканда, кыймыл басым жетекчилиги жана ылдамдыкта байкалбаган кичирээк эле бирдей ишке ашат.

Ламинардык суюктуктун агымы, мисалы, пайда болот, тар менен кан тамырларынын жандыктардын, өсүмдүктөр капиллярлардын жана салыштырылуучу шарттарда (түтүк аркылуу күйүүчү май) өтө илешкек суюктук бир тогу өзгөртүлгөн. учак агымын элестетиш үчүн бир аз Таптап дапдаана көрсөтүү үчүн жетиштүү болуп саналат - суу менен аралаштырып туруп, бир калыпта, акырын агып чыгат. аягына чейин spigot бурап болсо, система басымы көтөрүлөт жана агымы баш аламан болуп калат.

турбуленттик агуу

кошуна бөлүкчөлөрү негизинен параллелдүү жолду бойлото алдыга умтулабыз ламинардык айырмаланып, суюктук коогалуу агымы тартипсиз табияты. Биз Лагранж ыкманы колдонгон болсо, бөлүкчөлөр жүрүштөрдүн негизсиз болуп, өтө эле ал өзүн алып жүрүүгө болот. Бул шарттарда суюктуктардын жана газдардын кыймылы бул параметрлерди nonstationarities өтө ар түрдүү болушу мүмкүн менен, ар дайым эле убактылуу.

туруксуз режим каражаттарды эске ламинардык газ агымы катары дагы абада күйүп тамекиге түтүн мисал ором тарабынан көзөмөлдөнүшү мүмкүн. Башында, бөлүкчөлөрдүн убакыттын өтүшү менен өзгөргөн дээрлик параллелдүү жолду түрткү. Түтүн белгиленген көрүнөт. Андан кийин бир учурда бир заматта толугу менен туш келди көчүп чоң Eddies бар. Бул урунган чакан бөлүнүп - Ошондуктан да майда жана салып. Акыр-аягы, иш жүзүндө курчаган аба менен чабышып, тамеки тартам.

турбулент мерчем

Жогоруда мисал бир китеп болуп, анын байкоолору окумуштуулар төмөнкүдөй тыянактарды жасап:

1. Ламинардык жана турбуленттик агуу табиятта ыктымалдык бар: бири-бирине режимге өтүү дал керектүү жерге эмес, бир кыйла эркин, туш келди жерге.
2. Биринчиден, түтүн өстүрсүн өлчөмү көп болгон чоң айлампалар бар. Кыймылы, алсыз жана күчтүү anisotropic болот. Ири агымдар туруксуз болуп, майда жана кичине кыйратат. Ошентип, Eddies бир иерархиясы бар. кыймылынын энергия майда ири чейин өткөрүлүп берилет, жана бул иш-жылдын акырына карата жок - энергетика адепсиздикке чакан масштабы боюнча пайда болот.
3. Турбуленттик агуу пайыздык катыш бирдей эмес: бир Vortex толугу менен кокустук, күтүлбөгөн жерден болушу мүмкүн.
4. чачырама аба менен түтүн аралаштырып ламинардык агымда астында боло бербейт, тынчы да - абдан көп талап кылат.
5. чек ара шарттары туруктуу болуп жатканына карабастан, эчак өзү мүнөзүн айкын убактылуу бар - бардык газ-динамикалык мүнөздөмөлөрүн убакыттын өтүшү менен өзгөрүп турат.

Алай-дүлөй түшүп, дагы бир маанилүү бир өзгөчөлүгү бар: ал дайыма үч өлчөмдүү болуп саналат. Биз Чоор же эки өлчөмдүү чек катмарынын бир өлчөмдүү агымын карап болсо да, дагы эле туруксуз Eddies кыймылы үч балта координаттар багыттар боюнча ишке ашат.

Рейнолдс саны: формула

ламинардык өтүү оор Рейнолдс саны деп аталган менен мүнөздөлгөн туруксуздугун:

_{CR = (ρuL / μ) Re} хрома

кайда ρ - тыгыздыгы агым, у - агымынын мүнөздөмө; L - мүнөздүү өлчөмүн агып, μ - ашпай динамикалык суюк, CR - тегерек кесилишинин бир түтүк менен.

Мисалы, чоор L-жылы ылдамдыгы Сага бир агымы катары колдонулган түтүк диаметри. Осборн Рейнолдс бул учурда көрсөткөндөй, 2300 CR <20000. Жайылышы абдан чоң болуп, баллга дээрлик тартиби.

Ушундай эле натыйжа токоч боюнча чек катмары менен алынат. мүнөздүү көлөмү табличканын алдыңкы четине чейин эле кабыл алынган, ал эми андан кийин 3 × ¹⁰ Май CR <4 × ^{10-апрель.} L чек катмарынын туурасынан катары аныкталган болсо, 2700 CR <9000. Re _Кр мааниси да жогору болушу мүмкүн экенин көрсөткөн эксперименттик изилдөөлөр бар.

ылдамдыгы сүйөп түшүнүгү

Ламинардык жана турбуленттик суюктуктун агымы, демек, Рейнолдс саны (кайра) сын балл себептер көп санына жараша болот. басым жактарда болуп, какса оройлук, тышкы агымынын турбулент күчөп, түрдүү температурасы ж.б. Список бийик тартып, бул чогуу алгандагы жагдайлар сунуудан чыгып ылдамдыгы деп аталат алар агымы чен өлчөмү боюнча бир таасир эте алышпайт. Бул дабыштар кичинекей болсо, анда ал ылдамдыгы талаа тегиздөө издеп жабышкак күчтөрүн чечилиши мүмкүн. агымынын чоң кыйынчылыктардан тез туруксуз болуп калышы мүмкүн, анткени, ал эми пайда толкушу.

: Ёнъгъшъ күчтөрдүн жана агуучу бир күчтөрдүн катышы, таарыныч бисмиллах менен камтылган агымы - Рейнолдс саны физикалык мааниси эске алсак

Re = ρuL / μ = ρu ² / (μ × (у / L )).

эсептегичтердин эки ылдамдыгы башчысы жана бөлүүчүсү болсо - балл L чек катмарынын туурасынан катары кабыл алынган болсо, сүрүлүү стресс токтомунун болуп саналат. Динамикалык басым балансы жана жок кылуу үчүн гана умтулат сүрүлүү күчтөрү бул каршы. Бирок, эмне үчүн түшүнүксүз токтоо күчтөрү (же ылдамдыгы басымдын), алар 1000 эсе тыгызыраак күчтөр гана өзгөрүүлөрдү алып келет.

Эсептөөлөр жана чындыктар

Балким, сени дагы, жыйын мүнөздүү ылдамдыкта Re абсолюттук агым ылдамдыгы эмес, _CR катары колдонулат, ал эми ылдамдыгы сунуудан чыгып. Бул учурда, оор Рейнолдс саны коогалуу суюктук агымдар кирип 10, б.а. динамикалык басым чуу 5 эсе жабышкак кыйынчылыкка ламинардык агымда жогору болот. Кээ бир окумуштуулардын ою боюнча Re Бул аныктама, ошондой эле төмөнкү эксперименттер далилденген чындыктар менен түшүндүрүлөт.

абдан жылмакай бетинде кемчиликсиз бир бирдиктүү ылдамдыгы ге _CR чексиздикке чейин кылат Re салттуу саны боюнча аныкталат, анткени, башкача айтканда, өткөөл чынында толкундоолор пайда болот. Мына, Рейнолдс саны 10го барабар экендигин сын төмөн сунуудан чыгып ылдамдыктын баллга менен аныкталат.

жасалма жол менен азаптын алдында, негизги чен менен салыштырганда суунун курсун алып, агымы ылдамдык абсолюттук мааниде аныкталган коогалуу бир кыйла төмөн түштү Re _Кр караганда _{сандарды,} болуп калат. Бул мүнөздөмө ылдамдык жогорудагы себептер менен шартталган ылдамдыгы сүйөп абсолюттук мааниси = _Кр Re: W_ 10, пайдаланууга уруксат берет.

даядап, ламинардык агуу режимин туруктуулугу

Ламинардык жана турбуленттик агым ар түрдүү шарттарда суюк жана газ бардык түрлөрү үчүн жалпы болуп саналат. агымынын ламинардык мүнөзү өтө сейрек кездешет жана тар жер астындагы суулар түздүгүндө үчүн, мисалы, мүнөздөлөт. Көп, бул маселе түтүк суу өткөөлдөрүн, мунайзат, газ жана отундун башка түпнегиз суюктуктары менен ташуу үчүн практикалык колдонуу шартында илимпоздордун тынчсызданууну жаратат.

С, ламинардык агуу туруктуулук изилдөө башкы агымынын кыймылын бузулган тыгыз байланышкан. Ал эми аталган кичинекей иолитикада таасир этиши үчүн табылган. Алар өсүп же убакыттын өтүшү менен жок болуп бараткан же жараша, негизги агымы туруктуу же туруксуз болуп эсептелет.

кысылган жана кысылган эмес, суюктуктардын

Ламинардык жана турбуленттик суюктуктун агымы таасир себептеринин бири анын кысылуга болуп саналат. Бул суюктук мүлк негизги заряд кескин өзгөрүшү менен туруктуу эмес жол туруктуулугун изилдөө абдан маанилүү.

Изилдөөлөр Cylindrical бөлүмүнүн тубе бир incompressible суюктуктун ламинардык агымы анча axisymmetric, жана убакыт жана мейкиндиктин эмес axisymmetric башаламандыктарга каршы экенин көрсөтүп турат.

Жакында эле, эсептөөлөрү негизги учурдагы эки координаттары көз каранды болгон жерде Cylindrical түтүк куйма бөлүгүндөгү axisymmetric агымы каршы боюнча башаламандыктарга таасири боюнча жүзөгө ашырылат. чоор огу координаттар негизги агымы чоор радиустагы бирге ылдамдыгы кароо таасир параметр катары каралат.

жыйынтыктоо

изилдөөнүн кылымдар карабастан, биз Ламинардык жана турбуленттик агым кылдат изилденген жатат деп айта албайбыз. чакан боюнча эксперименттик изилдөөлөр, жүйөлүү эсептөө актоо талап кылган жаңы маселелер келип чыгат. изилдөө, жаратылышты пайдалануу жана колдонуу болуп саналат: суу, мунай, газ жана буюмдун километр дүйнөнүн мын. ташуу учурунда дүлөй төмөндөтүү үчүн узак техникалык чечимдер киргизилген, натыйжалуу болсун.