Laminar is bhuaireasach sruth. lionn-sruth rèimean

Sgrùdadh na feartan lionntan agus gasaichean sruth e fìor chudromach airson a 'ghnìomhachais agus goireasan poblach. Tha laminar is bhuaireasach sruth buaidh air an uisge Còmhdhail ìre, ola, gas nàdarra pìoban airson diofar adhbharan, a 'toirt buaidh eile crìochan. Na trioblaidean seo a dhèanamh saidheans hydrodynamics.

seòrsachadh

Ann an saidheans àrainneachd de lionn sruth rèimean agus gasaichean a tha a roinn ann an dà glè eadar-dhealaichte clasaichean:

• laminar (inkjet);
• bhuaireasach.

Cuideachd dhealachadh eadar-amail ìre. A thachair, tha an teirm "leaghan" Tha iomadh ciall: faodaidh e bhith incompressible (leaghan a-rìribh), a compressible (gas), conductive, etc ...

chùis eachdraidh

Another Mendeleev ann an 1880 a 'bheachd gu bheil a dhà mu choinneamh sruth rèimean a chaidh a chur an cèill. Airson tuilleadh fiosrachaidh air a 'chùis seo a sgrùdadh Bhreatainn fiosaics agus innleadair Osborne Reynolds a lìon an sgrùdadh ann an 1883. Chiad, gu pragtaigeach, agus an uair sin a 'cleachdadh foirmlean a tha e air lorg gu bheil aig sruth ìre ìosal de lionn Còmhdhail fàs laminar foirm: fillidhean (Particle sruth) cha mhòr nach eil a' measgachadh agus a 'gluasad co-shìnte ri taobh fhrith-rathaidean. Ach, an dèidh faighinn thairis àraidh deatamach luach (airson diofar h tha e eadar-dhealaichte), an tiotal Reynolds uile gu leaghan a-sruth a tha na h-atharrachadh: an itealain sruth a 'fàs coimeasgach vortex - i.e., bhuaireasach. Mar a thionndaidh a-mach, tha na crìochan a tha gu ìre air choreigin ghnèitheach agus gasaichean.

Cleachdan Beurla saidheans àireamhachadh a 'sealltainn gun robh an giùlan, me, uisge, a tha gu mòr an crochadh air a' cumadh agus tomhasan an tanca (a 'phìob, sianalan, capillaries, msaa), anns a bheil ea' sruthadh. Anns a 'phìob a bhith cruinn chrois earrann (leithid a chleachdadh airson cur air Brùthadh pìobaireachd), a Reynolds uile - na foirmle an staid chunnartach a mhìneachadh mar a leanas: Re = 2300. Gus Fosgail an t-sruth sianal de na Reynolds' S e àireamh eadar-dhealaichte: Re = 900. Airson nas lugha luachan airson Re Tha òrdachadh, aig mòr - coimeasgach.

laminar sruth

Ao-coltach ri laminar sruth bhuaireasach e nàdur agus a stiùireadh a-uisge (gas) a 'sruthadh. Tha iad a 'gluasad na fillidhean gun mheasgadh agus gun pulsations. Ann am briathran eile, tha an gluasad a 'gabhail àite iteach gun iomrallach leuman ann an Brùthadh Àirde is astar.

Laminar lionn-sruth a chruthachadh, mar eisimpleir, ann an cumhang fala de nithean beò, na lusan capillaries agus fo coimeasach h-, aig fìor-dràsta viscous lionntan (connadh ola tro loidhne-phìoban). Airson rudan a 'diet sruth a tha gu leòr a' nochdadh beagan tap - uisge a 'sruthadh gu sàmhach, cothromach, gun mheasgadh. Ma unscrew an spigot gu deireadh, an t-siostam Brùthadh èirich an t-sruth agus bidh coimeasgach.

bhuaireasach sruth

Ao-coltach ri laminar, pìosan anns an nàbachd a 'gluasad sìos gu mòr co-shìnte fhrith-rathaidean, bhuaireasach sruth de lionn e troimhe-nàdar. Ma bhios sinn a 'cleachdadh an dòigh-obrach Lagrange, an trajectories de na pìosan urrainn arbitrarily chèile agus iad fhèin a ghiùlan gu math unpredictably. Gluasad lionntan agus gasaichean fo na cumhaichean seo eadar-còmhnaidh a tha, leis na crìochan nonstationarities faodaidh e raon fìor fharsaing.

Mar a tha an sruth a-steach gas laminar bhuaireasach rèim-airgead, a 'cumail sùil air an t-eisimpleir wisps de cheò de' losgadh thoitean ann fhathast adhar. An toiseach, cha mhòr co-shìnte pìosan gluasad slighean atharrachadh ann an àm. Smoke coltais stèidhichte. An uair sin, aig àm air choreigin gu h-obann air sin tha mòran eddies a 'gluasad gu tur air thuaiream. Tha iad sin a vortices bhriseadh suas gu feadhainn nas lugha - fiù 's a-steach nas lugha agus mar sin air adhart. Ann an deireadh, cha mhòr smocadh measgachaidhean le mun cuairt air an èadhar.

Turbulence chuairtean

Tha an eisimpleir gu h-àrd 'S e leabhar-teacsa, agus bho a beachdan eòlaichean-saidheans air an dèanamh co-dhùnaidhean a leanas:

1. Laminar is bhuaireasach sruth a tha ann an nàdar probabilistic: a 'gluasad bho aon mhodh eile nach eil ann dìreach an àite cheart, agus ann an neo gu cothromach, thuaiream location.
2. A 'chiad sin, tha mòr vortices a tha nas motha na na meud wisps de cheò. Gluasad fàs gliogach agus làidir anisotropic. Sruthan mòra a bhith neo-sheasmhach agus briseadh a-steach nas lugha agus nas lugha. Mar sin, tha rangachd eddies. Tha an lùth gluasaid air a ghluasad bhon mòr gu beag, agus aig deireadh a 'phròiseas seo falbhaidh - lùth dissipation tachairt aig lannan beaga.
3. Luaisgeanach sruth a tha iomrallach: shònraichte vortex urrainn a bhith ann an tur air thuaiream, caochlaideach àite.
4. Measgadh le toit Ambient adhair chan eil a 'gabhail àite fo laminar sruth, agus ann an bhuaireasach - tha e gu math dian.
5. A dh'aindeoin 's gu bheil a' chrìoch a tha na h-pàipearachd, an Turbulence fhèin a tha nochdte ann an nàdar eadar - a h-uile gas-fiùghantach crìochan atharrachadh thar ùine.

Tha e cudromach eile sealbh Turbulence: tha e an-còmhnaidh a trì-thaobhach. Fiù 's ma tha sinn a' beachdachadh aon-thaobhach sruth anns a 'phìob no dà-thaobhach a' chrìoch còmhdach fhathast a 'gluasad bhuaireasach eddies' nochdadh ann an stiùireadh na trì tuaghan a cho-òrdanachadh.

Reynolds àireamh: foirmle

Tha an gluasad bho laminar gu Turbulence a chomharrachadh leis a 'cho-ainm breithneachail Reynolds àireamh:

_{Re cr = (ρuL / μ)} cr,

far a bheil ρ - dùmhlachd-sruth, u - Flow Rate feart; L - sruthadh feart meud, μ - an coefficient beothail viscosity, cr - le tiùba le cruinn roinn-tarsainn.

Mar eisimpleir, airson sruth le velocity u anns a 'phìob L air a chleachdadh mar a' phìob le trast-thomhas. Osborne Reynolds sealltainn gun robh sa chùis seo, 2300 cr <20000. Tha an sgaoileadh tha e glè mhòr, cha mhòr an òrdugh meudachd.

A coltach thoradh fhaighinn anns a 'chrìoch a' filleadh air an Wafer. Tha feart meud a thogail mar an t-astar bhon aghaidh oir an truinnsear, agus an uair sin 3 × ¹⁰ A 'Mhàigh cr <4 × ¹⁰ An Giblean uairean. Ma L a mhìneachadh mar an tiughad na crìche fillidh, tha an 2700 cr <9000. Tha deuchainneach sgrùdaidhean a 'sealltainn gu bheil luach Re _cr dh'fhaodadh a bhith fiù' s nas motha.

Tha bun-bheachd velocity perturbation

Tha laminar is bhuaireasach lionn-sruth, agus a rèir sin, an breithneachail luach na Reynolds uile (Re) a 'crochadh air àireamh mhòr de nithean. Bho Brùthadh caisead, àirde cnapan roughness, Turbulence dian ann an taobh a-muigh sruth,-eadar-dhealachadh Teòthachd, msaa Airson goireasachd, sin aggregate factaran a ghairm perturbation velocity bhon a tha iad sònraichte buaidh a thoirt air an t-sruth ìre. Ma seo buaireadh beag, faodar a thuinich viscous feachdan a 'feuchainn ri thaobhadh velocity' mhachair. Airson perturbations mhòr de an t-sruth a 'fàs neo-sheasmhach, agus Turbulence a' tachairt.

Leis gun robh corporra ciall na Reynolds àireamh - tha an co-mheas de inertial feachdan agus viscous feachdan, feargach sruthadh còmhdaichte le foirmle:

Re = ρuL / μ = ρu ² / (μ × (u / L )).

Tha àireamhaiche e dà uair an velocity ceann agus an seòrsaiche - an luach a tha an t-òrdugh na frictional uallach, ma L air a thoirt mar an tiughad na crìche filleadh. Dynamic Brùthadh buailteach a sgrios an cothromachadh agus suathaidh feachdan aghaidh seo. Ach, tha e soilleir carson a tha na feachdan leisge (no velocity Brùthadh) stiùireadh a thoirt air atharrachaidhean a-mhàin nuair a tha iad 1000 amannan tuilleadh viscous feachdan.

Obrachaidhean agus facts

'S dòcha, nas goireasach a chleachdadh mar feart astar Re _CR chan e làn-sruth velocity u, agus an velocity perturbation. Anns a 'chùis seo, a' breithneachail Reynolds àireamh Bidh mu 10, i.e. nuair nas àirde na an fiùghantach Brùthadh dragh viscous daingneachadh thar 5 amannan laminar an sruth a-steach bhuaireasach lionn sruthan. Tha seo a 'mìneachadh Re a rèir cuid de luchd-saidheans a tha air an deagh mhìneachadh le na leanas a dheuchainn, a dhearbhadh fhìrinn.

Airson-iomlan èideadh velocity ìomhaigh air uachdar rèidh-iomlan a tha gu traidiseanta co-dhùnadh a rèir àireamh Re _cr buailteach a Infinity, 'se sin, a' gluasad dha-rìribh a 'tachairt gu Turbulence. Seo an àireamh Reynolds air a dhearbhadh le meudachd na perturbation velocity gu h-ìosal a 'breithneachail a luach, a tha co-ionann ri 10.

Ann an làthair fuadain Turbulence, ag adhbharachadh splash ìre an coimeas ri ìre bunaiteach, an t-sruth a 'fàs gu math riaslach aig mòran nas ìsle na àireamhan Reynolds Re _cr,-mach bhon iomlan luach an astar. Tha seo a 'leigeil leis a' cleachdadh na coefficient Re _cr = 10, far a bheil feart velocity 'S e luach iomlan na velocity perturbation adhbharachadh le adhbharan gu h-àrd.

Seasmhachd na laminar sruth rèim anns an loidhne-phìoban

Tha laminar is bhuaireasach sruth a tha cumanta gu h-uile seòrsa de lionntan agus gasaichean fo diofar shuidheachaidhean. Tha laminar nàdar an t-sruth a tha tearc agus a tha, mar eisimpleir, airson cumhang fon talamh sruthan còmhnardaibh. Tha mòran tuilleadh, seo na chùis iomagain de luchd-saidheans ann an co-theacsa practaigeach iarrtas airson còmhdhail le loidhne-phìoban uisge, ola, gas agus lionn eile.

Q laminar sruth-seasmhachd a tha dlùth cheangailte ri sgrùdadh dragh a chur air gluasad de na prìomh sruth. Chaidh a lorg a bhith a 'fulang leis a' cho-ainm beag perturbations. Crochadh air co dhiubh a tha iad a 'fàs no a' seargadh air falbh thar ùine, bunaiteach sruth a tha air a bhith seasmhach no neo-sheasmhach.

Airson compressible agus cha compressible lionntan

Aon de na nithean a 'toirt buaidh air laminar is bhuaireasach lionn-sruth a tha a compressibility. Tha seo a 'lionn-seilbh a tha e gu sònraichte cudromach ann an rannsachadh an t-seasmhachd neo-pàipearachd pròiseasan le atharrachadh gu luath anns na bun-dràsta.

Eòlais sealltainn gu bheil laminar sruth an incompressible lionn ann an tubes an siolandair an earrann a tha 'cur an aghaidh an ìre mhath beag axisymmetric agus neo-axisymmetric Buairidhean ann an tìm agus àite.

O chionn ghoirid,-àireamhachadh a tha a chaidh a dhèanamh air buaidh na h-aimhreitean air a 'axisymmetric sruth aghaidh ann an caolas pàirt den siolandair tube far a bheil na prìomh-dràsta tha e an crochadh air an dà co-chomharran. Tha co-òrdanachadh axis na pìoba air a mheas mar am paramadair a 'toirt buaidh air velocity ìomhaigh còmhla radius na pìoba prìomh sruth.

co-dhùnadh

A dh'aindeoin linntean de sgrùdadh, chan urrainn dhuinn a ràdh a bheil a laminar is bhuaireasach sruth tha sgrùdadh mionaideach. Experimental sgrùdaidhean air meanbh-ìre, a 'togail cheistean ùra a dh'fheumas reusanachadh àireamhachadh fìreanachadh. Tha nàdar de rannsachadh a tha a 'tagradh agus a' cleachdadh: air an t-saoghal na mìltean de cilemeatair uisge, ola, gas agus bathar. Tha nas fhaide a-steach fuasglaidhean teicnigeach airson lùghdachadh de Turbulence rè còmhdhail, a tha nas èifeachdaiche a bhios e.