Добавил:
Kleshsa
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Lektsia_5.ppt
Режимы движения
жидкости.
Все виды движения жидкости
проявляются в двух различных по
структуре режимах: ламинарном и
турбулентном.
В переводе на русский язык
ламинарный означает слоистый, а
турбулентный – беспорядочный.
Ламинарный и турбулентный режимы
можно наблюдать на опытной установке
Рейнольдса.
Установка Рейнольдса.
К напорному баку с водой присоединена
стеклянная трубка с краном на конце для
регулирования расхода и скорости
течения жидкости в трубке, из которой
вода поступает в мерный бак.
В напорном баке поддерживается
постоянный уровень. Над баком
установлена небольшая ёмкость с
краской, которая с помощью шланга
подаётся на вход в стеклянную трубку.
Если опыт начинается при малых
скоростях течения воды, то раствор
краски фиксирует тонкую струйку,
параллельную образующей трубки.
Следовательно, в данном случае
движение жидкости происходит без
перемешивания частиц и режим
движения ламинарный.
При увеличении скорости течения
жидкости подкрашенная струйка
начинает вибрировать и принимает
волнообразное очертание. При
дальнейшем возрастании скорости
появляются разрывы на отдельных
участках подкрашенной струйки.
Струйка в виде кольцевых образований
(вихрей) распространяется по трубке.
Следовательно, в этом случае движение
жидкости происходит с перемешиванием
её частиц. Наблюдается
беспорядочное движение и режим
движения турбулентный.
Дальнейшее увеличение скорости
приводит к настолько интенсивному
перемешиванию частиц, что весь поток
оказывается окрашенным.
Смена режимов движения потоков
происходит вследствие изменения
скоростей движения жидкости.
Рейнольдс провёл огромную серию
опытов, результаты отразил на графике.
Оказалось, что потери напора hℓ
пропорциональны скорости vⁿ.
При ламинарном режиме n = 1,
при турбулентном - 1< n ≤ 2.
Переход происходит на стыке режимов
при v = vкр.
hℓ = f ( v )
Анализируя результаты, Рейнольдс
установил, что
טкр = f (ρ, μ, dтрубы, ТºС).
Анализируя размерности этих факторов,
Рейнольдс получил безразмерное
число, названное его именем.
Применительно к критической
скорости критическое число
Рейнольдса записывается в виде:
טкр d / ν = Reкр.
Исследования показали, что значения
критических чисел Рейнольдса при
переходе от турбулентного режима к
ламинарному не совпадают со
значениями критических чисел
Рейнольдса при обратном переходе от
ламинарного режима к турбулентному.
Это объясняется разной степенью
устойчивости ламинарного и
турбулентного режимов. Следовательно,
надо различать два критических
значения числа Рейнольдса: нижнее и
верхнее.
Рейнольдс установил нижнюю
границу перехода.
При Re < 2300 будет наблюдаться
точно ламинарный режим, а при
Re > 2300 – необязательно
турбулентный режим.
Для труб нижнее значение числа
Рейнольдса принимается равным:
Reкр = 2300.
Позднее была установлена верхняя
граница перехода: если Reкр = 13000
– это точно турбулентный режим.