Ламинарное и турбулентное течение жидкости

, коэффициент сопротивления.

- для ламинарного движения

-турбулентное движение

при течение жидкости носит ламинарный характер, если больше, то турбулизованный или турбулентный.

При турбулентном течении действует эмпирическое ур-ние Блаузиуса:

Движение жидкости является ламинарным или слоистым, если его можно представить как равномерное движение слоев жидкости параллельно поверхности твердого тела, причем слои жидкости не смешиваются друг с другом.

Слой жидкости, непосредственно контактирующий с твердым телом, не движется вследствие сил молекулярного сцепления жидкости и твердого тела. В гидродинамике выполняются условия прилипания, при постановке краевых задач всегда принимают, что скорость жидкости на поверхности твердого тела равна нулю.

Продолжение прямой линии в пунктир означает неустойчивый ламинарный режим.

Две кривых в правой части графика отвечают разной степени шероховатости внутренней поверхности трубы. Чем больше шероховатость, тем больше гидродинамическое сопротивление.

Рис. 1 – режимы течения жидкости: a) ламинарный режим; b) турбулизованное движение; c) турбулентное движение.

Если скорость жидкости достаточно маленькая, то при наличии на поверхности трубы неровностей жидкость или газ обтекает эту неровность, при сохранении ламинарного режима течения и слои не перемешиваются друг с другом (рис. 1, a).

При увеличении скорости течения жидкости, при достижении некоторого числа Рейнольдса, силы инерции становятся настолько большими, что происходит перемешивание нескольких соседних слоев жидкости, после преодоления препятствия возникает возвратное течение – вихрь. Если число Рейнольдса не слишком большое, то вихрь затухает при своем движении до препятствия, в этом случае мы имеем дело с турбулизованным движением (рис. 1, b).

В случае если число Рейнольдса достаточно велико, то размер вихрей увеличивается, и они сами начинают играть роль препятствий, поскольку скорость их движения меньше чем скорость движения соседних слоев, то есть они служат зародышами других вихрей, в результате беспорядочное вихревое движение заполняет весь канал, такое движение называется турбулентным (рис. 1, c).

Если прологарифмировать уравнение , получим: = lg k – n lgRe.

Если построить график зависимость lg λ от lg Re , получим:

Критическое число Рейнольдса зависит от степени шероховатости поверхности трубы и меняется от 1000 до 5000.

В трубах подобного вида скорость доставки увеличивается.

-- скоростной напор потока.

Эквивалентный диаметр сечения трубы.

, где S – площадь сечения трубы,

П – периметр.

a – радиус

Течение жидкости между двумя плоскостями.

- число Рейнольдса для плоской щели.