Режимы течения вязкой среды. Пограничный слой. Особенности ламинарного и турбулентного обтекания профилей

Различают ламинарный (lamina - слой) и турбулентный (turbo - вихрь, вращение) режимы течения рабочей среды. Промежуточным между ус­тойчивым ламинарным и развитым турбулентным является переходный режим течения. Для характе­ристики границ режимов используется чис­ло Рейнольдса как мера соотношения сил инерции и вязкости в движущейся среде

, (7.1)

где скорость текучей среды, м/с; характерный размер потока, м; плотность среды, кг/м³; коэффициент кинематической вязкости, м²/с; коэффициент динамической вязкости среды, Па×с.

При ламинарном режиме течение являет­ся упорядоченным, когда линии тока формируются на основе слоистого характера движения среды. При этом перенос различных субстанций из одного слоя в другой определяется молеку­лярными механизмами и касательное напряжение вычисляется по формуле Ньютона

(7.2),

где поперечный градиент скорости, 1/с.

На рис.7.1 показана картина обтекания сим­метричного профиля потоком газа с ламинарным режимом течения.

Рис.7.1. Картина обтекания симметричного профиля лами­нарным потоком (Re = 7×10³)

Устойчивость ламинарного режима течения нарушается при увеличении числа Рейнольдса, на­чиная с некоторого критического значения , происходит турбулизация потока. Для течений в трубах =2300, а при продольном обтекании пластины =(3...5)×10⁵.