Общие сведения о режимах движения

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 22Следующая ⇒

ЖИДКОСТИ

В 1883 г. английский физик О. Рейнольдс провел первые детальные исследования режимов движения жидкостей. На рис. 4.1 показана принципиальная схема его опытной установки.

Рис 4.1

Она состоит из бака, в котором поддерживается постоянный уровень жидкости, и горизонтальной стеклянной трубки, в которую вводится краситель. Наблюдения показывают, что при небольшой скорости жидкости окрашенная струйка вытягивается в горизонтальную нить, которая не размывается и достигает конца трубки (4.2,а).

Этот факт свидетельствует о том, что траектории движения частиц жидкости прямолинейны и параллельны друг другу. Такой вид движения называется ламинарным (от латинского слова lamina – слой, пластина).

Если скорость жидкости в трубе увеличить сверх определенного предела, то окрашенная струйка сначала приобретает волнообразный характер движения (рис. 4.2,б), а затем начинает размываться, смешиваясь с основной массой жидкости (4.2,в). Это объясняется тем, что определенные частицы жидкости движутся уже не параллельно друг другу, а перемещаются в поперечном направлении. Такой вид движения называется турбулентным (от латинского слова turbulentus – вихревой).

Рис 4.2

Опыт показывает, что переход от ламинарного течения к турбулентному происходит тем быстрее, чем больше массовая скорость жидкости и диаметр трубы d и меньше вязкость жидкости μ. О. Рейнольдс установил, что указанные можно объединить в безразмерный комплекс, значение которого позволяет судить о режиме движения жидкости. Этот комплекс называется числом Рейнольдса:

. (4.1)

Число Рейнольдса характеризует соотношение сил инерции и трения (вязкости) в потоке жидкости.

Переход от ламинарного режима к турбулентному начинается при некотором критическом значении Re_кр. Так, экспериментальные исследования показывают, что при движении жидкостей по прямым гладким трубам Re_кр=2320. Следовательно, при Re ≤ 2320 – режим движения ламинарный. В диапазоне чисел Рейнольдса 2320 < Re ≤ 13800 происходит переход от устойчивого ламинарного к неустойчивому турбулентному режиму, поэтому указанный интервал чисел Re соответствует переходному режиму в прямых трубах.При Re > 13800 устанавливается устойчивый турбулентный режим движения.

Никогда не следует забывать, что приведенные границы считаются условными.

Верхняя критическая скорость – скорость, при которой происходит переход от турбулентного к ламинарному режиму.

Нижняя критическая скорость – скорость, при которой происходит переход от ламинарного режима к турбулентному.

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?