Ламинарное течение Турбулентное течение
ЛАМИНАРНОЕ И ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ
Наблюдается два вида течение жидкости (газа). В одних случаях жидкость как бы разделяется на слои, которые скользят друг относительно друга, не перемешиваясь. Такое течение называется л а м и н а р н ы м (слоистым). Если в ламинарный поток ввести подкрашенную струйку, то она сохраняется, не разрываясь, на всей длине потока, т.к. частицы жидкости в ламинарном потоке не переходят из одного слоя в другой. Ламинарное течение стационарно. При чем для него характерно то, что каждый слой движется с какой-то определенной скоростью υ. При небольших скоростях течения жидкости по трубе наблюдается ламинарное течение. Характер изменения скорости течения с расстоянием от оси трубы изображен на рис.4.7.
Рис.1 Рис.4.8
Ламинарное течение Турбулентное течение
При увеличении скорости потока характер течения существенно изменяется. Возникает энергичное перемешивание жидкости, в результате чего внутри жидкости появляются вихри - турбулентности. Такое течение называется ту р б у л е н т н ы м. «Профиль» скоростей внутри турбулентного потока изображен на рис.4.8. Очевидно, что при турбулентном течении скорость в каждой точке сечения трубы приобретает некое значение. И только вблизи стенок скорость изменяется, при чем гораздо сильнее, чем при ламинарном течении, но в остальной части сечения скорость изменяется меньше.
Рассмотрим некоторые законы, выполняющиеся в ламинарном потоке жидкости (газа).
ЗАКОН БЕРНУЛЛИ
В ламинарном потоке жидкости (газа) вдоль любой линии тока выполняется следующее условие:
,
где υ – скорость течения жидкости (газа),
g = 9,8 м/с2 – ускорение свободного падения в поле тяжести Земли,
h – ширина слоя жидкости (газа), движущегося со скоростью υ,
p – давление потока,
ρ – плотность жидкости (газа).
Эта формула называется уравнением Бернулли, а выше сказанное утверждение
законом Бернулли. Физический смысл закона Бернулли состоит в следующем: давление потока жидкости (газа) больше там, где скорость движения жидкости меньше. И обратно: давление меньше там, где скорость движения жидкости (газа) больше. Из чего это видно? Уравнение Бернулли содержит три слагаемых, сумма которых является постоянным числом. Т.е., если какое-то из слагаемых увеличится или уменьшится, то остальные должны измениться так, чтобы их сумма осталась прежней. Почти все величины, фигурирующие в уравнении Бернулли, являются постоянными параметрами. Изменяться может только скорость потока υ и давление потока р, причем обе эти величины стоят в числителях дробей. А это значит: если скорость будет увеличиваться, то давление должно уменьшиться так, чтобы значение суммы не изменилось. И наоборот: если уменьшится скорость, то давление увеличится.
Уравнению Бернулли можно также придать иной физический смысл, если произвести нехитрые математические преобразования:
→ .
И тогда каждое слагаемое этого уравнения представляют собой давления, имеющие место в ламинарном потоке:
- ‒ так называемое динамическое давление потока (давление обусловленное кинетической энергией вещества потока – появляется при движении вещества)
- Сумма ‒ так называемое статическое давление потока (давление обусловленное потенциальной энергией вещества потока – появляется при нахождении вещества в состоянии покоя). Это давление складывается из двух составляющих:
◦ - давление столба жидкости (газа), обусловленное собственным весом
Вещества потока;
◦ - давление жидкости (газа), передающееся во всех направлениях (по закону
Паскаля).
Таким образом уравнение Бернулли можно записать в следующем виде:
.
А закон Бернулли соответственно можно сформулировать следующим образом:
Дата добавления: 2016-02-20; просмотров: 1715;