Ламинар ба турбулент урсгал. шингэн урсгалын дэглэм

шингэн болон хийн урсгалын шинж чанарыг судлах нь үйлдвэрлэл, нийтийн аж ахуйн хувьд маш чухал юм. усан замын тээврийн ханш ламинар хуйларсан урсгал нөлөө, газрын тос, янз бүрийн зориулалтаар байгалийн хий дамжуулах хоолой, бусад параметрүүдийг нөлөөлдөг. Эдгээр асуудлууд нь шинжлэх ухаан гидродинамикийн байна.

ангилал

шингэн урсгалын горим болон хийн шинжлэх ухааны орчинд хоёр маш их ялгаатай ангид хуваагдаж байна:

• ламинар (бэхэн);
• турбулент.

Мөн шилжилтийн үе шат нь ялгах. (Шингэн үнэндээ юм) нь шахагдах (хий), дамжуулагч гэх мэт энэ заадсын байж болно ...: Дашрамд цаг "шингэн" нь өргөн утгатай байна

тохиолдолд түүх

1880 онд өөр нэг Менделеев хоёр эсрэг урсгалын дэглэмийг оршин тогтнохын санааг илэрхийлсэн байна. Илүү дэлгэрэнгүй мэдээллийг энэ асуудлаар 1883 онд судалгаа хийж Британийн физикч, инженер Осборн Рейнолдс судалсан байна. давхрага (ширхэгийн урсгал) бараг л хольж, зэрэгцээ зам дагуу хөдөлж байгаа бол: Нэгдүгээрт, бараг, дараа нь энэ нь шингэн тээврийн бага урсгалын хурдаар ламинар хэлбэр болдог гэсэн байдаг томьёог ашиглаж байна. Гэсэн хэдий ч, тодорхой чухал үнэ цэнэ (өөр өөр нөхцөлд энэ нь өөр юм) даван туулах дараа нэр Рейнольдсын тоо шингэний урсгал нөхцөл байдал өөрчлөгдөж байна: урсгал урсгал эмх замбараагүй Хуйлралын болдог - өөрөөр хэлбэл, ширүүн. Энэ нь болсон, эдгээр параметрүүдийг уламжлалт болон хий нь ямар нэг хэмжээгээр байдаг.

Практик Англи хэл судлаач тооцоо нь, зан жишээ нь, ус, сав (хоолой, суваг, судаснууд, гэх мэт), нь энэ нь урсгалыг нь хэлбэр, хэмжээ ихээхэн хамааралтай болохыг харуулж байна. - хоолой онд дугуй хөндлөн хэсэг нь (тухайлбал, холбохоос даралтын шугам хоолой хэрэглэж) байх, түүний Рейнольдсын тоо томъёо чухал төрийн Re = 2300. урсгалын сувгийг нээж тулд дараах байдлаар тайлбарласан байдаг Рейнольдсын тоо юм , Re нь бага утгуудын хувьд Re = 900. тушаасан нь: янз бүрийн эмх замбараагүй - том байна.

ламинар урсгал

(Хий) урсаж нь ламинар урсгал ширүүн байгаль, ус чиглэл юм ялгаатай. Тэд холих ч бас лугшилт ямар давхаргыг зөөнө. Өөрөөр хэлбэл, хөдөлгөөн даралт чиглэл, хурд нь хувирамтгай үсэрч ямар байр жигд болдог.

Ламинар шингэн урсгал, жишээ нь, нарийн онд байгуулагдсан бөгөөд цусны судас амьд зүйлс, ургамал хялгасан судасны болон харьцуулж нөхцөлд (хоолойгоор дамжуулан түлшний тос) нь маш наалдамхай шингэн нь гүйдлийн байна. тийрэлтэт урсгалыг үүнийхээ тулд бага зэрэг цорго илчлэх хангалттай байдаг - Ус чимээгүйхэн, жигд, холих ямар урсах болно. эцэс хүртэл хийн хоолой, эрэг сулрах бол, систем нь даралт нэмэгдэх ба урсгал эмх замбараагүй болж болно.

турбулент урсгал

Ламинар, хөрш зэргэлдээ хэсгүүд нэлээд зэрэгцээ зам дагуу хөдөлж, үүгээр ялгаатай нь, шингэн нь хуйларсан урсгал disordered мөн чанар юм. Хэрэв бид Lagrange арга хэрэглэж, тоосонцор траектори дур мэдэн давхцах, маш урьдчилан таах ажиллах болно. Эдгээр нөхцөлд Хий ба шингэний хөдөлгөөн nonstationarities нь маш өргөн цар хүрээтэй байж болох эдгээр нэмэлт өгөгдлүүдтэй нь үргэлж түр зуурын юм.

ширүүн дэглэм орлогын руу ламинар хийн урсгалын хувьд ч агаарт шатаж буй тамхины утаа жишээ wisps хянадаг болно. Эхлээд хэсгүүд хугацаанд өөрчлөгдөөгүй бараг зэрэгцээ замаар хөдөлдөг. Утаа тогтмол бололтой. Дараа нь гэнэт зарим үед огт санамсаргүйгээр шилжих том eddies байдаг. Эдгээр vortices жижиг хүмүүсийн өөд эвдэж - тэр ч байтугай бага гэх мэт болгон. Эцэст нь хэлэхэд, бараг л эргэн тойрны агаар нь холилдож татдаг.

хуйлралтын цикл

Дээрх жишээ нь сурах бичиг бөгөөд түүний ажиглалт эрдэмтэд дараах дүгнэлтийг хийж байна:

1. Ламинар хуйларсан урсгалын мөн чанараас нь магадлалт нь: Нэг горимд шилжих яг зөв газарт биш, нэлээн дур зоргоороо, санамсаргүй газар.
2. Нэгдүгээрт, утаа wisps хэмжээнээс илүү том байдаг том vortices байдаг. Хөдөлгөөн Тогтвортой бус, хүчтэй anisotropic болдог. Том урсгал тогтворгүй болж, жижиг, жижиг өөд эвдэх. Тиймээс eddies нь шатлал байдаг. хөдөлгөөний эрчим хүчний жижиг том шилжүүлсэн бөгөөд энэ үйл явцад эцэст алга - эрчим хүч сарних жижиг түвшинд гардаг.
3. Турбулент урсгал тогтворгүй нь: тодорхой Хуйлралын бүрэн санамсаргүй, урьдчилан таамаглах боломжгүй газарт байж болно.
4. орчны агаартай утаа холих ламинар урсгал дор явагдана биш, хуйларсан-д - маш эрчимтэй байна.
5. Бүх хийн динамик үзүүлэлт цаг хугацааны явцад өөрчлөгдөж - хил нөхцөл суурин байдаг хэдий ч хуйлралтын өөрөө байгальд нь хүчтэй, тод томруун түр зуурын юм.

хямрал нь өөр нэг чухал өмч байдаг: энэ нь үргэлж гурван хэмжээст юм. Бид хоолой, эсвэл хоёр хэмжээст хил давхаргад нэг хэмжээст урсгалыг авч байсан ч одоо ч ширүүн eddies хөдөлгөөн гурван тэнхлэгийн зохицуулах тухай чиглэлд гарч байна.

Рейнолдс дугаар: томъёо

үелсэнээс шилжих гэж нэрлэгддэг чухал Рейнольдсын тооны тодорхойлогддог догшин байх болно:

_{Re CR = (ρuL / μ)} CR,

хаана ρ - нягт урсгал, у - шинж урсгалын хэмжээ; L - коэффициент - шинж чанар хэмжээг урсах, μ , динамик зуурамтгай чанар нь дугуй хөндлөн огтлолтой бүхий хуруу шилэнд гэхэд нь - Кт.

Жишээ нь, хоолой L-д хурд U нь урсгалын болгон ашиглаж байна хоолойн голч. Осборн Рейнолдс үзүүлсэн гэж энэ тохиолдолд, 2300 CR <20000. Тархалт нь маш том байна, цар бараг тушаал.

Үүнтэй төстэй үр дүн нимгэн талст ялтсын дээр хил давхаргад авсан байна. шинж чанар нь хэмжээ хавтан урд ирмэгээс зайтай болгон авч, дараа нь 3 × ¹⁰ May CR <4 × April ¹⁰ байна. L хил давхаргын зузаан, 2700 гэж тодорхойлсон бол CR <9000. Re _{БНЧУ-ын} утга нь бүр ч их байх болно гэдгийг харуулсан байна туршилтын судалгаа байдаг.

хурд Фото тухай ойлголт

ламинар хуйларсан шингэн урсгал, түүний дагуу, Рейнольдсын тоо (дахин) чухал утга хүчин зүйл нь олон тооны хамаардаг. даралтын зөрүү, овойлт тэгш бус, гадаад урсгал хуйлралтын эрч, дифференциал температур гэх мэт тав тухтай байдлын төлөө өндрөөс эдгээр нь нийт хүчин зүйлс Фото хурд гэж нэрлэдэг тэд урсгалын хурд нь тодорхой нөлөө үзүүлж байна оноос хойш. Энэ төвөг бага бол, энэ хурд талбарыг уялдуулах хайж наалдамхай хүчээ шийдвэрлэж болно. урсгалын томоохон алдагдлын тогтворгүй болох, мөн хуйлралтын тохиолддог.

: Инерцийн хүч, наалдамхай хүчний харьцаа, гомдол томъёогоор хамрагдсан урсгалыг - Рейнольдсын тооны физик утга тул

Re = ρuL / μ = ρu ² / (μ × (у / L )).

хүртвэрийг хоёр удаа хурд дарга, хуваарь юм - L хил давхаргын зузааны болгон авч байгаа бол үнэ цэнэ, үрэлтийн стрессийн тулд юм. Динамик даралт тэнцвэр, устгах хандлагатай үрэлтийн хүч энэ эсэргүүцдэг. Гэсэн хэдий ч, энэ нь яагаад тодорхойгүй байна инерцийн хүч нь 1000 дахин их зуурамтгай чанар нь хүч байдаг л үед (эсвэл хурд даралт) өөрчлөлтөөс хүргэж байна.

Тооцоо болон баримт

Магадгүй, илүү тав тухтай Re _CR туйлын биш урсгалын хурд U, болон хурд Фото нэг шинж чанар нь хурд болгон ашиглаж болно. Энэ тохиолдолд чухал Рейнольдсын тоо ойролцоогоор 10 нь ширүүн шингэн урсгалын дотор 5 дахин ламинар урсгалд динамик даралт төвөг наалдамхай ачааллыг давж жишээ нь байх болно. Зарим эрдэмтэд дагуу дахин Энэхүү тодорхойлолт нь сайн дараах туршилтаар батлагдсан баримт тайлбарлаж байна.

_CR хязгааргүй хандлагатай Re төгс гөлгөр гадаргуу дээр нь төгс жигд хурд мэдээллийг vзэх уламжлалт дугаараар тодорхойлогддог нь, өөрөөр хэлбэл, шилжилтийн үнэндээ хуйлралтын нь тохиолддог. Энд Рейнолдс тоо чухал утгаас доош Фото хурд, 10-тэй тэнцүү цар тодорхойлогдоно.

хиймэл хямрал нь дэргэд нь үндсэн хувь нь харьцуулж үеийн ханшийг учруулж, урсгалын Re _{БНЧУ-аас} ширүүн маш бага Рейнолдс _{дугаар,} хурд үнэмлэхүй утгаас тодорхойлж болдог. Энэ нь _CR = 10, шинж чанар нь хурд Дээрх шалтгаануудын улмаас хурд Фото үнэмлэхүй утга юм Re коэффициент ашиглах боломжийг олгодог.

дамжуулах хоолой нь ламинар урсгал дэглэмийн тогтвортой байдал

ламинар ба турбулент урсгал нь янз бүрийн нөхцөлд Хий ба шингэний бүх төрлийн түгээмэл байдаг. урсгалын ламинар шинж чанар нь ховор байдаг бөгөөд нарийн далд гол горхи тал нь, жишээ нь, онцлогтой байдаг. Хамаагүй илүү, энэ асуудал шугам хоолойн ус, газрын тос, байгалийн хий болон бусад шингэн өөр тээврийн практик хэрэглээний хүрээнд эрдэмтдийн санаа юм.

Судалгааны үндсэн урсгалын хөдөлгөөнийг хөндөгдсөн нь А ламинар урсгал тогтвортой байдлыг нягт холбоотой юм. Энэ нь гэж нэрлэгддэг жижиг алдагдлын өртөж байжээ. Тэд өсч, эсвэл цаг хугацааны явцад алга эсэхээс хамаарч суурь урсгал тогтвортой, тогтворгүй гэж үзэж байна.

шахагдах ба шахагдах үгүй биш шингэн нь

ламинар хуйларсан шингэн урсгалыг нөлөөлж буй хүчин зүйлийн нэг нь Шахагдах юм. Энэ нь шингэн үл хөдлөх хөрөнгийн анхдагч гүйдэл огцом өөрчлөлтийн бус суурин үйл явцыг тогтвортой байдлын судалгаанд чухал ач холбогдолтой юм.

Судалгаанаас цилиндр хэсгийн хоолой нь заадсын шингэний ламинар урсгал цаг хугацаа, орон зайд харьцангуй бага axisymmetric болон төрийн бус axisymmetric эвдрэл тэсвэртэй юм гэдгийг харуулж байна.

Саяхан тооцоо гол нь одоогийн хоёр координатын хамааралтай бол цилиндр хоолойн оролтын хэсэгт axisymmetric урсгалын эсэргүүцэл дээр таагүй нөлөөнд дээр явуулсан байна. Хоолойн зохицуулах тэнхлэг гол урсгалын хоолойн радиус дагуу хурд Хувийн нөлөөлдөг параметр гэж үзэж байна.

дүгнэлт

Судалгааны зууны байгаа хэдий ч, бид ламинар хуйларсан урсгал сайтар судалж байна гэж хэлж чадахгүй. микро түвшинд туршилтын судалгаа, үндэслэл бүхий тооцоо үндэслэлийг шаардсан шинэ асуудлуудыг гаргаж ирдэг. ус, газрын тос, байгалийн хий, бүтээгдэхүүний км нь дэлхийн мянга мянган: судалгааны мөн чанар програм болон хэрэглээ юм. тээвэрлэлтийн явцад хямрал нь бууруулах урт танилцуулсан техникийн шийдэл, илүү үр дүнтэй нь байх болно.