Два режима на движение на флуиди - studopediya
По време на недвижими течност се характеризира с различните му видове движение, които могат да се местят от една в друга при определени условия. Експериментални изследвания показват, хидравлично съпротивление, че загубата на налягане (загуба на енергия) зависи от текущия поток в режим на управление.
Наличието на две коренно различни начини на движение на се наблюдава в Хаген през 1839 и 1854 През 1880 г. Д. И. Менделеев течност също изрази мнение, че има два режима на движение на флуида се дължи на разликата на законите устойчивост на движение. По-късно, английски физик О. Рейнолдс, тогава професор на Санкт Петербург технологичен институт Н. П. Петров експериментално потвърждава съществуването на два режима.
В изследването на всички възможни капчиците потока на течности с различни физични свойства. Рейнолдс установи, че движението е ламинарен и турбулентен.
"Ламинарен" идва от ламина на латински думи - слой. Това се нарича ламинарен режим, където течността е отделни потоци или слоеве и траекториите на отделните частици не се пресичат. На практика, ламинарен режим настъпва при движение с висок вискозитет течности (масло, масло) по време на движението на водата през тънки тръби, в тръби с малки скорости на потока.
"Бурна" произлиза от латинската дума turbulentus - разхвърлян. Се нарича турбулентен режим, когато struychatost поток е нарушен, всички потоци са смесени и траекторията на преместването частици стане сложна форма, се пресичат помежду си. На практика най-често има движение бурен течност.
През 1883 Рейнолдс гр., В резултат на експериментални изследвания установено, че критерият за режим течност движение е безразмерна величина, представляваща съотношението на продукта от средната скорост на потока V и характеристиката за случая на линеен размер L за течност кинематичен вискозитет н :. Този критерий се нарича числото на Рейнолдс и се означава с Re. По този начин, броят на Рейнолдс е на формата
Когато потока на флуид под налягане в кръгли тръби характеристика линеен размер L обикновено вземат тръба вътрешен диаметър D и след това
а в други случаи - хидравличния радиус R
Физическият смисъл на номера на Рейнолдс е, че тя изразява отношението на инерционните сили, за да вискозитета сили:
С преобладаването на вискозни сили - ламинарен режим, с преобладаване на силите на инерцията - турбулентен режим.
Множество експериментални изследвания хидравлично съпротивление показват, че има връзка хл = F (V) между тях и скоростта на движение на течности.
(. Фигура 6) Ако експерименталните данни нанасят в логаритмични координати, е възможно да се идентифицират три области: пластинчати (liniyaAB), турбулентни (CD линия) и нестабилни, разположени между точки В и С. посочва В и С се наричат критична, т.е. точки, при които се променя режима. точка В се нарича по-ниска критичната точка. Скорост, съответстваща на тези точки се нарича критична скорост. За букви Б и В harakternyo че при скорости по-малко vN.K. винаги има ламинарен, и при високи скорости vV.K. - турбулентен режим. При смяна на скоростта от малки до големи ламинарен режим може да се проведе до точката E. Когато темповете на промяна от голям, за да малък, турбулентен режим може да се поддържа до точка Б.
Фиг. 4. Преход ламинарен да турболенция на течността
Стойността на числото на Рейнолдс, съответстваща на ниска критична точка В се нарича ниска критична числото на Рейнолдс и е равна на
Номерът на Рейнолдс, съответстваща на горната критична точка С, наречена горна критичен брой и е равна на
За поток налягане в цилиндрични тръби ниска критична брой е 956, т.е. режим ламинарен е стабилен, когато
загуба на налягане по дължината свързано с зависимост от скоростта, която се изразява с уравнението
където хл - загуба глава по протежение на дължината; а - коефициент на пропорционалност; V - средна скорост на потока; m - експонента.
Логаритъм от уравнението, можем да се получи линейна връзка
Ако точките, съответстващи на хектолитра ценности LG. LG V, изобразени, стойността на експонентата м се определя като TG ъгъл на наклон на линии в ламинарния и турбулентни региони на хоризонтална ос (фиг. 7).
Режими на движение течност могат да се наблюдават визуално, за инсталация (фиг. 8), който се състои от резервоар 1 с вода, стъклена тръба 2 с кран 3 на върха, и контейнера 4 с воден разтвор на багрило, което се въвежда в тънка струя в стъклена тръба 2 при отваряне кран 5.
Ако тръбата 2 се създаде малка скорост на потока вода и да се въведе оцветител, ние виждаме, че багрилото не се смесва с водния поток. А багрило тънка струйка се вижда ясно по стъклената тръба, което показва, че слоеста естеството на флуиден поток, т.е. ламинарен режим (Фиг. 8а).
Фиг. 6. Инсталация за демонстрация на режима на флуидите за движение
Докато постепенно увеличаване на скоростта на движение на водата в картината за движение тръба в началото, не се променя, но след това с определена скорост там е бърза промяна в нея. А капене багрило за напускане вибрира тръба, тя се разпада появи (фиг. 6Ь). След това тя замъглено и се смесва с водния поток, образуването на вихър и да стане забележимо движение на въртене течност. Това става турбулентен движение (фиг. 6с).
1. Как да се определи начина на движение на флуиди?
2. Какъв е физичния смисъл на номера на Рейнолдс?
3. Покажете, че броя на Рейнолдс е отношението на инерционните сили и вискозни сили.
4. За да се решат проблемите, които е необходимо да се знае, начина на движение на флуиди?
5. Колко пъти броя на Рейнолдс ще се промени, ако промяната в диаметър 2 пъти, а скоростта на потока и температурата не се променя?
6. Как ще номера на Рейнолдс, ако температурата на течността ще увеличи?
7. Възможно ли е да премине към бурен ламинарен с увеличаване на температурата на течността?
8. Възможно ли е да премине от ламинарен да турбулентен поток при ниски температури?
9. Как да променя скоростта на потока течност, ако отива в ламинарен движението на течности в бурен, а температурата на течността ще остане постоянно?
10. Как да се промени скоростта на потока, ако бурен движението на течността влиза в ламинарен и температурата на течността ще остане постоянно?