Гипотеза сплошности среды.

Жидкая среда заполняет объем без каких-либо свободных промежутков, сплошным образом.

Жидкая среда, благодаря изменению расстояния между частицами, меняет внешнюю конфигурацию, т.е. деформируется. Для твердого тела подвижность частиц мала, а для жидких сред велика. Поэтому мерой подвижности частиц для жидких сред служат уже не сами смещения, а скорость смешения частиц, т.е. скорости деформации. Следовательно, для сплошной жидкой среды мерами подвижности частиц, служат их скорости и скорости деформации. Замкнутая поверхность, состоящая из одних и тех же частиц, будет непрерывно деформироваться. Если нет разрыва сплошной среды, то реализуется непрерывность распределения в объеме скорости и плотности частиц.

Под частицей сплошной среды подразумевают не любую сколь угодно малую часть ее объема, а весьма небольшую его часть, содержащую все же внутри себя миллиарды молекул. Движение макроскопических объемов среды приводит к переносу массы, импульса и энергии.

Режимы движения жидких сред.

При течении жидкой среды (жидкости) реализуется два режима: ламинарный и турбулентный

Ламинарный режим - жидкость течет с малой скоростью, отдельными струйками, не смешиваясь, параллельно стенкам канала, при этом траектории отдельных частиц не пересекаются, все частицы имеют лишь продольную составляющую скорости.

С увеличением скорости движения потока жидкости картина качественно меняется. Траектории частиц представляют сложные, хаотические кривые, пересекающиеся между собой. Во всех точках потока скорость и давление нерегулярно изменяются с течением времени, пульсируют вокруг некоторых своих средних значений, возникают поперечные составляющие скорости. Этот режим движения жидкости называется турбулентным. Режим может изменяться с изменением диаметра канала и вязкости жидкости. В турбулентном потоке можно говорить не об актуальных, но только об осредненных за достаточно протяженный отрезок времени величинах скорости и давления.

Между ламинарным и турбулентным режимами движения жидкости находится область развития турбулентности. В этой области турбулентность имеет переменную интенсивность, увеличивающуюся с ростом скорости.

При турбулентном режиме малые возмущения, возникающие в реальных условиях, не затухают, происходит развитие нерегулярного хаотического движения отдельных объемов среды (вихрей). Вихри не являются устойчивыми, четко ограниченными в пространстве образованиями. Они зарождаются, распадаются на более мелкие вихри, затухают с переходом энергии в тепловую.

При выполнении расчетов гидравлических сопротивлений, тепловых и массообменных процессов, происходящих в аппаратах и машинах, необходимо знать режимы течения жидкостей, поскольку для ламинарного режима характерны одни закономерности, а для турбулентного другие.

Количественно режим течения определяется по критерию Рейнольдса:

Здесь w-средняя скорость потока, ρ- плотность жидкости, - характерный размер живого сечения потока, - коэффициенты динамической и кинематической вязкости. Для круглой трубы:

0<Re<2320 – ламинарный режим;

2320<Re<10⁴ - происходит развитие турбулентности;

Re>10⁴-развитый турбулентный режим.

Для круглой трубы Re_кр=2320. Для каждого типа движения существует свое критическое число.