РЕЖИМЫ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ
В потоках жидкостей и газов принято различать режимы движения. Движение, при котором линии тока прямолинейны и устойчивы, называются ламинарными, в таких потоках не происходит пульсации местных скоростей. Потоки, в которых происходит перенос вещества, как в продольном, так и в поперечном сечениях, называют турбулентными, такие потоки сопровождаются вихреобразованиями.
Пределы существования ламинарного и турбулентного движения были подтверждены О. Рейнольдсом на экспериментальной установке (рис 8.1). К напорному баку была присоединена стеклянная труба, к которой подводилась окрашенная жидкость из отдельного сосуда.
Скорость движения жидкости регулировалась краном.
Рис 8.1 Экспериментальная установка Рейнольдса
В зависимости от скорости движения жидкости Рейнольдс наблюдал несколько видов движения:
- ламинарное (или слоистое), при котором струйки газа перемещаются параллельно одна другой, не пересекаясь. Характерной особенностью ламинарного движения является параболическое распределение скоростей по сечению потока, обусловленное трением о поверхность прилегающего к ней слоя газа и последующих слоев друг о друга;
- переходное (неустановившееся) движения газов, при котором наряду с ламинарным движением возникали первые вихревые пульсации потока, которые потом пропадали;
- турбулентное (или вихреобразное), при турбулентном режиме в потоке возникает множество вихрей, что приводит к интенсивному перемешиванию газа. Распределение скоростей при этом более равномерно и имеет вид усеченной параболы.
Характер движения зависит от соотношения сил инерции и сил внутреннего трения или вязкости.
Это соотношение характеризуется безразмерным комплексом, названным впоследствии критерием Рейнольдса: ,
где – эквивалентный диаметр канала, .
Для каналов произвольной формы ,
где – площадь сечения; – периметр).
Характер движения зависит от соотношения сил инерции и сил внутреннего трения.
Ламинарное течение наблюдается при малых значениях критерия Рейнольдса, а турбулентное при более высоких.
Так, для случая течения жидкости в круглых трубах при поток ламинарный, при поток турбулентный. Интервал соответствует неустановившемуся или переходному движению.
Дата добавления: 2015-04-21; просмотров: 931;