Режимы движения жидкости

При исследовании течения жидкости было отмечено, что в пределах русла движение частиц жидкости может быт физически двояким. Если средняя скорость течения в потоке меньше некоторой конкретной скорости, назовем ее критической (vKp), для одной и той же жидкости и одинаково температуры ее частицы будут двигаться в пределах тог слоя жидкости, в который попали. На рис. 3.2 показаны положения частицы жидкости А в моменты времени fa »fa

Ламинарный режим течения жидкости, 0 < v < v

Рис. 3.2. Ламинарный режим течения жидкости, 0 < v < vKp

а линия, соединяющая местоположения частицы, является траекторией движения этой частицы.

Аналогичным образом движутся и другие частицы. Такое движение частиц жидкости было названо ламинарным режимом течения жидкости. Особенностью такого течени является отсутствие перемешивания масс жидкости в процессе движения.

Если средняя скорость потока больше значения укр, движение частиц жидкости полностью изменяется. Частицы начинают двигаться хаотично. На рис. 3.3 показано положение частицы В в моменты времени ?1? Ь±,..., ^• Линии, соединяющие местоположения этой частицы, не являютс ее траекторией, а представляют собой кратчайшие пути перемещения частицы, траектории движения частицы межд моментами времени будут иметь более сложный характер Такое движение частиц жидкости в потоке было назван турбулентным режимом течения.

Турбулентный режим течения жидкости, у < V < у

Рис. 3.3. Турбулентный режим течения жидкости, укр < V < утах

Особенностью такого течения является перемешивание масс жидкости в процессе движения.

К сожалению, критическая скорость укр оказалась непригодной в качестве параметра перехода от ламинарного течения к турбулентному, так как ее значение изменяетс с изменением диаметра, температуры, рода жидкости.

Английский ученый О. Рейнольдс предложил в качестве такого параметра безразмерную величину, составленную и размерных параметров и названную впоследствии имене этого ученого числом Рейнольдса:

где у — средняя скорость течения, например в трубопроводе; (I — диаметр трубопровода (характерный линейный размер течения); у — коэффициент кинематической вязкости при рассматриваемой температуре жидкости.

Оказалось, что переход из одного режима течения в другой происходит при критическом числе Рейнольдса Яекр = = 2320:

Если в потоке жидкости число 11е > Кекр, значит, течение турбулентное. Если число Яе < 11екр, течение ламинарное.

Если Яе = Кекр, поток жидкости находится в критическом состоянии. Следует отметить, что критическое состояни потока возможно и для чисел Яе, несколько больших ил меньших 11екр, т.е. для реальной жидкости при напорном течении существует некоторый промежуток чисел Яе окол Яекр, когда гот или иной режим течения не является устойчивым.

Также обратим внимание на то, что в условиях строительства наиболее часто встречающейся в практике жидкостью является вода, одна из самых невязких жидкостей на Земле. Критическая скорость для воды лежит в предела укр ~ 29 см/с (7/ = 100 мм), что меньше реальных скоростей поэтому для воды в потоках чаще всего встречается турбулентный режим течения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >