Динамічна в'язкість

Внаслідок того, що ламінарний потік нібито розшаровується, і кожний шар рухається з певною швидкістю, в процесі руху між шарами виникає тертя, яке стосовно до рідин і газів називається внутрішнім тертям.

Внутрішнє тертя характеризується коефіцієнтом, який називається динамічною в'язкістю.

Динамічна в'язкість позначається грецькою буквою η ("ета") і виміряється в системі СИ в Паскаль-секундах: [η]=Па·с.

Властивості динамічної в'язкості:

• Динамічна в'язкість рідин різко зменшується з підвищенням

температури рідини;

• Динамічна в'язкість газів навпаки різко збільшується з

підвищенням температури газу.

Така відмінність у властивостях рідин і газів пояснюється відмінністю в їх молекулярній структурі.

Крім динамічної в'язкості застосовуються поняття текучості й кінематичної в'язкості.

Текучостю φ ("фі") називається величина, зворотна динамічної в`язкості: .

А кінематичною в'язкістю ν ("ню") називається відношення динамічної в'язкості до густини середовища (рідини або газу): .

Одиниця виміру кінематичної в'язкості: [ν]= м²/с.

Число рейнольдса

Англійський навчань Рейнольдс установив, що характер течії залежить від значення безрозмірної величини, яку на честь його назвали числом Рейнольдса:

,

де d - характерні розміри перетину потоку (для циліндричних

труб це зазвичай діаметр) ;

ρ – густина речовини потоку;

υ - середня (по перетину труби) швидкість потоку;

η - динамічна в'язкість рідини (газу);

ν - кінематична в'язкість рідини (газу).

При малих Re течія будь-якої рідини (газу) буде ламінарною. Якщо швидкість зростає й досягає критичного значення υ_кр (відповідного Re_кр), то ламінарна течія змінюється на турбулентну.

Критичне число Рейнольдса для потоку в гладких трубах: Re_кр ≈ 1160.

З формули для Re випливає, що число Рейнольдса не зміниться, якщо зменшити розміри тіла й відповідно збільшити швидкість потоку або зменшити в'язкість середовища. Таким чином, число Рейнольдса може служити критерієм подібності для потоків рідин у трубах, каналах і т.д.

Закон подібності рейнольдса

Рейнольдс експериментально визначив і потóму довів, що:

Характер потоків різних рідин (або газів) у трубах різних перетинів буде абсолютно однаковим, якщо кожному із цих потоків відповідає те саме значення числа Рейнольдса Re.

Цей закон дає можливість проводити експериментальне дослідження складних процесів, використовуючи зменшені моделі обтічних тіл в аеродинамічних або гідродинамічних трубах.

Питання для самоконтролю знань:

1. Які види течії спостерігаються в потоках рідин (або газів)?

2. Які характерні ознаки ламінарних потоків?

3. Чому ламінарні потоки називають шаруватими?

4. В якій зоні ламінарного потоку спостерігається максимальна швидкість речовини?

5. Які характерні ознаки турбулентних потоків?

6. В результаті чого в турбулентному потоці виникають «вихори»?

7. Що спричиняє виникнення в рідинах (або газах) внутрішнього тертя?

8. Що таке в’язкість? Від чого вона залежить?

9. Як відрізняються властивості в’язкості рідин від властивостей в’язкості газів? Чому?

10. Що таке текучість?

11. Чим кінематична в’язкість відрізняється від динамічної?

12. Що характеризує число Рейнольдса? Від чого воно залежить?

13. Що характеризує критичне число Рейнольдса?

14. Який зміст закона подібності Рейнольдса?

15. Як закон подібності Рейнольдса використовують на практиці?