Laminar eta nahasietan fluxua. fluido fluxua erregimen

likido eta gas-fluxuaren ezaugarriak aztertzea oso industrian eta utilitateak publiko garrantzitsua da. laminar eta ur garraio tarifan nahasietan fluxua eragina, olioa, gas natural hainbat helburuetarako hodiak, beste parametro eragiten die. Arazo horiek ez zientzia hidrodinamika.

sailkapen

fluido fluxua erregimen eta gasen ingurune zientifiko daude bi klase oso desberdin banatuta:

• laminar (tintazko);
• nahasietan.

Era bereizteko transizio etapa. Bide batez, epe "likido" esanahi zabala du: incompressible izan daiteke (likido benetan da), konprimagarria da (gas), eroale, eta abar ...

Kasu historia

1880an beste Mendeleev bi fluxua erregimen kontrako existentziaren ideia izan da. Xehetasun gehiago, gai honi buruzko fisikari britainiarrak eta ingeniari Osborne Reynolds azterketa bukatu duten 1883 urtean aztertu. Lehenik eta behin, ia, eta gero formula hau aurkitu fluxua garraiatzeko likido-tasa baxua dela laminar formulario bihurtzen erabiliz: geruzak (partikula fluxua) ia ez nahastu eta bide paralelo batera mugitu. Hala ere, zenbait balio kritikoa (baldintza batetik bestera ezberdina da) gainditu ondoren, izenburua Reynolds zenbakia likido fluxua baldintzak aldatu dira: Jet fluxua kaotikoa zurrunbilo bihurtzen - adibidez, nahasietan. Horrexegatik da, parametro horiek nolabait dira berezko eta gasak.

Practical English zientzialaria kalkuluak erakutsi zuen, portaera adibidez, ura, oso forma eta dimentsioak tangaren (hodiak, kanalak, capillaries, eta abar), eta bertan isurtzen menpe. - hodiak zirkular cross atal bat (hala muntatzeko presio hoditeria erabiltzen) izatea, bere Reynolds zenbakia formula estatuko kritikoa Re = 2300. ordena fluxuaren kanal ireki ahal izateko: honela deskribatzen da Reynolds kopurua da desberdina: Re = 900. Re balioak txikiagoak agindu da, kaotikoa - handietako.

jario laminarreko

Ez bezala jario laminarreko nahasietan izaera eta ur norabidea da (gas) isurtzen. geruzak mugituko dira nahastuz gabe eta pulsations gabe. Bestela esanda, mugimendua gertatzen uniformeki presio norabidea eta abiadura alderrai jauziak gabe.

Laminarreko fluido fluxua sortzen da, adibidez, estu odol- bizidunak, landareak capillaries du eta baldintza konparagarria pean, likidoak oso likatsua korronte bat (fuelolioa gasbide bidez) at. Jet fluxua ikusteko nahikoa ukitu txiki bat ager dadin da - ur lasai osotasunean, berdinarekin, nahastuz gabe. unscrew amaieran spigot badago, sistemaren presioa gora egingo du eta fluxua kaotikoa bihurtuko da.

nahasietan fluxua

laminar bat, zeinetan bere ondoko partikulak mugitu batera bideak nabarmen paralelo ez bezala, arina fluxua nahasietan nahastuta izaera da. Lagrange hurbilketa erabili badugu, partikula ibilbideen arbitrarioki gainjarri daitezke eta portaera oso unpredictably. likido eta gasen baldintza horietan mugimendua beti transizioa dira, parametro hauekin nonstationarities eskaintza oso zabala izan dezake.

laminar gas emaria nahasietan erregimen hasten sartu ahala, egon Adibidez erretzen zigarro baten kea wisps du kontrolatu ahal oraindik airean. Hasieran, partikula bideak ia paralelo denboran aldatu gabe mugitu. Smoke finko dirudi. Ondoren, uneren bat-batean dauden zurrunbilo handiak erabat ausaz mugitzen badira. zurrunbilo horiek apurtu sortu direnak txikiago sartu - are txikiagoa eta abar sartu. Azkenean, ia erretzen inguruko aire nahasketak.

turbulentzia zikloak

Goiko adibideak eskuliburu bat da, eta bere behaketak zientzialariek Honako ondorioen egin dituzte:

1. Laminar eta nahasietan fluxua naturan probabilitate daude: modu batetik bestera trantsizioa ez da zehazki leku egokian, eta nahiko arbitrarioak, ausazko kokaleku batean.
2. Lehenik eta behin, zurrunbilo handiak kea wisps tamaina baino handiagoak dira badaude. Mugimendua unsteady eta biziki anisotropic bihurtzen da. fluxuen Handiak ezegonkor bihurtu eta desegin dute txikiagoak eta txikiagoak sartu. Horrela, bada zurrunbilo hierarkia bat da. mugimenduaren energia da handiak transferitu txikiei, eta prozesu honen bukaeran desagertzen - energia xahutzen eskalak txiki batean gertatzen da.
3. Nahasietan fluxua alderrai da: zurrunbilo jakin bat erabat ausazko, ezusteko leku bat izan daiteke.
4. ke nahastea aire giro batekin ez duela jario laminarreko pean ospatuko da, eta nahasietan ere - oso intentsiboa.
5. gas-dinamikoa parametro guztiak denboran zehar aldatu - Izan ere, muga-baldintza geldi daude arren, turbulentzia beraren izaera nabarmenagoa transizioa bat du.

Badira beste turbulentzia jabetza garrantzitsua da: beti da hiru dimentsioko. kanalizazio edo bi dimentsioko muga-geruza bat dimentsioko fluxua kontuan hartu badugu ere, oraindik zurrunbilo nahasietan mozioa hiru koordinatzeko ardatzak norabide gertatzen dira.

Reynolds zenbakia: formula

laminar trantsizioa to turbulentzia deiturikoak kritikoa Reynolds zenbakia ezaugarri:

_{Re cr = (ρuL / μ)} cr,

non ρ - dentsitatea korrontea, u - emaria ezaugarria; L - fluxua ezaugarria tamaina, μ - koefizientea biskositate dinamikoa, cr - hodi batek zirkularra gurutze atalean batekin.

Adibidez, abiadura u batera emaria kanalizazio L egiteko erabiltzen da kanalizazio diametroa. Osborne Reynolds erakutsi duten kasu honetan, 2300 cr <20000. Zabalduago oso handia da, ia magnitude ordena bat.

antzeko emaitza A olata on muga-geruza ere lortzen da. ezaugarria tamainak aurrean plaka ertzean distantzia hartuta, eta, ondoren, 3 × ¹⁰ maiatza cr <4 × apirilaren ^10a. L muga-geruza lodiera, 2700 bezala definitu baduzu cr <9000. Ikasketak esperimental erakutsi dute Re _cr balioa are handiagoa izan daiteke daude.

abiadura perturbazio kontzeptua

laminar eta nahasietan fluidoaren emaria, eta horren arabera, the Reynolds zenbakia (Re) balioa kritikoa faktore ugari araberakoa da. presio gradiente, kolpeak zimurtasuna, turbulentzia kanpoko fluxua intentsitatea, tenperatura diferentziala, etab erosotasunerako altuera aurrera, agregazio faktore hauek deitzen dira perturbazio abiadura fluxuaren tasa eragin jakin bat izan dute geroztik. traba hau txikia bada, finkatu daiteke likatsua indarrak abiadura eremu lerrokatu bila. For fluxua perturbazio handiak ezegonkor bihur daiteke, eta turbulentzia gertatzen da.

Kontuan hartuta Reynolds zenbakiaren esanahia fisikoa - inertzial indarrak eta likatsua indarrak erlazioa, erresumina isurtzen formula estalita:

Re = ρuL / μ = ρu ² / (μ x (u / L )).

zenbakitzailea da birritan abiadura burua eta izendatzaile - balioa marruskadura estresaren ordena da, L muga-geruza lodiera gisa hartu bada. presio dinamikoa joera oreka eta suntsitu marruskadura indarrak aurka honek. Hala ere, argi da zergatik inertzia indarrek (edo abiadura presioa) aldaketak ekar denean bakarrik dira 1000 aldiz gehiago likatsua indarrak.

Kalkuluak eta gertaera

Seguruenik, erosoago egongo Abiadura ezaugarria gisa erabiltzen Re _CR ez absolutua fluxuaren abiadura u, eta abiadura perturbazio du. Kasu honetan, kritiko Reynolds zenbakia 10 inguru, adibidez dinamikoa presio traba likatsua 5 aldiz jario laminarreko gaineko tentsioak gainditzen denean bat nahasietan fluido fluxuen sartu ahal izango dira. Definizio hau zientzialari batzuen arabera Re da ondo honako esperimentalean frogatu egitateak azaldu.

For primeran uniforme abiadura gainazal primeran leuna batean profil bat tradizioz kopuruaren arabera zehaztuko Re _cr infinitua ohi da, hau da, trantsizioa benetan gertatzen turbulentzia. Hemen Reynolds zenbakiaren da balio larriaren azpitik perturbazio abiadura, hau da, 10 berdina magnitude zehazten.

turbulentzia artifiziala presentzia ere, harrerako tasa oinarrizko tasa alderatu eragiten, fluxua bihurtzen nahasietan askoz txikiagoa Reynolds Re _cr baino _zenbakiak, abiadura balio absolutua zehaztu. Hau Re _cr = 10, non bereizgarria abiadura gainetik arrazoi eragindako abiadura perturbazio baten balio absolutua da koefizientea erabiltzeko aukera ematen.

jario laminarreko erregimenaren Egonkortasuna gasbide batean

laminar eta nahasietan fluxua likido eta gasen hainbat baldintzetan mota guztientzat komuna da. jario laminarreko izaera arraroak dira eta bereizten dira, adibidez, estu lurrazpiko erreka lautada da. Askoz gehiago, gai honen garraiorako aplikazio praktikoa gasbide ura, petrolioa, gasa eta beste fluidoekin arabera testuinguruan zientzialarien kezka da.

Q jario laminarreko egonkortasuna estuki lotuta dago azterketaren asaldatu fluxua nagusietako motion. Aurkitu zen arte eragingo deiturikoak perturbazio txikien bidez. hazten dira edo desagertzen kanpoan denboran zehar ala arabera, oinarrizko fluxua jotzen da egonkorra edo ezegonkorra izan.

Jariakin konprimagarria eta ez konprimagarria For

laminar eta nahasietan fluido fluxua eragiten faktore bat bere konprimagarritasun da. Jabetza-likidoa hori bereziki lehen uneko aldaketa azkarrak ez-geldi prozesuak egonkortasuna azterketan garrantzitsua da.

Ikasketak adierazi laminar incompressible fluido baten emaria zilindrikoa atalaren hodi hori axisymmetric eta ez-axisymmetric denboran eta espazioan istiluen txiki samarra erresistenteak.

Berriki, kalkuluak egiten dira axisymmetric fluxua hartunea hodi zilindrikoak zati erresistentzia on istiluen eraginpean non egungo nagusiak bi koordenatuak menpe. koordinatuko kanalizazio ardatza da parametro abiadura profila fluxua nagusia kanalizazio erradioak zehar eragiten dien jotzen.

ondorio

ikasketa mendeetan arren, ezin dugu esan laminar eta nahasietan fluxua ondo aztertzen da. Mikro mailan ikasketak esperimentala, goratzeko arrazoitua kalkulua justifikaziorik eskatuko gai berriak. Munduko ur, olio, gas eta produktu milaka kilometro: Ikerketa izaera aplikazioa eta erabilera da. Jada sartu turbulentzia murrizteko garraio zehar soluzio teknikoak, eraginkorragoa izango da.