Главная | Обратная связь

Ламинарное и турбулентное течения

Пусть жидкость вытекает из сосуда по горизонтальной стеклян-ной трубке (рис. 3.5). В капилляр будем впускать ту же, но окрашенную жидкость и смотреть, какая струйка будет течь по горизонталь­ ной трубке.

Если сечение горизонтальной трубки мало и скорость мала, то ок­рашенная струйка будет двигаться прямолинейно, не смешиваясь с ос­тальной прозрачной жидкостью. Та­кое течение называется слоистым, или ламинарным.

Если сечение горизонтальной трубки увеличивать или увеличи­вать скорость течения, появится не-регулярное движение частиц жид­кости: окрашенная струйка сначала начнёт дрожать, а потом хаотично перемешиваться с прозрачными стру- Рис. 3.5

ями. Такое течение называют турбулентным.

Формула Пуазейля справедлива только для ламинарного тече­ния.

Введём безразмерную величину

Число Рейнольдса

(3.7)

Переход ламинарного течения в турбулентное происходит при некотором критическом числе Рейнольдса Это значение сильно зависит от формы входной части трубы:

При стационарном турбулентном течении скорость в данной точке пространства случайным образом меняется во времени, но среднее значение направлено вдоль оси трубы. Средняя скорость остаётся постоянной по всему сечению, и только в тонком пограничном слое у стенки трубы падает до нуля (рис. 3.6). Рис. 3.6

На практике при турбулентном течении используется формула

или

(3.8)

в которой безразмерный гидрав­лический коэффициент.

Найдём соответствующую фор­мулу для ламинарного течения. Так как то

(3.6)

т.е.

(3.9)

Сравнение формул (3.8) и (3.9) показы­вает, что повышение скорости прокачки жидкости по трубам потребует при турбу­лентном течении большего перепада дав­ления чем при ламинарном. Гра­- Рис. 3.7

фик зависимости скорости прокачки от перепада давления показан на рис. 3.7.