מה ההבדל בין זרימת נוזלים סוערים לזרימה למינרית?

קורס MOOC: ביופיליה - הכרת הטבע והסביבה. (1א מהירות זרימה) (מאי 2019).

Anonim

דינמיקה של נוזלים היא חלק חשוב של הפיזיקה הקלאסית. הוא משמש בתעשייה האווירית, חקלאית, ימית ותעשיות אחרות. בשל העובדה כי תכונות נוזל מאוד תלויים בפרמטרים רבים, ישנם מספר סוגים בסיסיים של זרימה. זרימה למינרית וסוערת הם שני סוגים עיקריים של תנועה נוזל.

מהי זרימה למינרית?


כאשר חלקיקי הנוזל נעים מבלי לחצות את המסלולים זה מזה, וקטור המהירות הופך למשיק לתוואי, זרם זה נקרא כיווני. כאשר זה קורה, שכבות הנוזל נוטות להחליק יחסית זה לזה. זרימה כזו ידועה זרימה למינרית. תנאי חשוב לקיומה הוא מהירות יחסית קטנה יחסית של חלקיקים.
ב זרימה למינרית, שכבה כי הוא במגע עם משטח קבוע יש אפס מהירות. בכיוון הניצב אל פני השטח, את מהירות השכבות עולה בהדרגה. בנוסף, הלחץ, הצפיפות ומאפיינים דינמיים אחרים של הנוזל נותרים ללא שינוי בכל נקודה בחלל שבתוך הנחל.
מספר ריינולדס הוא אינדיקטור כמותי לאופי הזרימה של נוזל. כאשר הוא קטן (פחות מ 1000) - הזרימה היא למינרית. במקרה זה, האינטראקציה מתרחשת באמצעות כוח האינרציה. בערכים מ 1000-2000, הזרימה אינה סוערת ולא למינרית. במילים אחרות, יש מעבר מתנועה אחת לשנייה. מספר ריינולדס הוא כמות חסרת ממדים.

מהו זרם סוער?


כאשר תכונות של נוזל בזרם לשנות במהירות עם הזמן, זה נקרא סוער. מהירות, לחץ, צפיפות ואינדיקטורים אחרים, בעת ובעונה אחת, לוקחים ערכים אקראיים לחלוטין.
נוזל נע בצינור גלילי אחיד של אורך סופי, הידוע גם בשם Poiseuille, יהיה סוער כאשר מספר ריינולדס מגיע ערך קריטי (כ 2000). עם זאת, זרימת לא יכול להיות סוער במפורש כאשר מספר ריינולדס הוא גדול מ -10, 000.
הזרימה הסוערת מתאפיינת בטבע האקראי של המאפיינים, הדיפוזיה והמערבולת. הדרך היחידה ללמוד אותם היא לנסות.

מה ההבדל בין זרימה למינרית וזרם סוער?


ב זרימה למינרית, זרימה מתרחשת במהירויות נמוכות עם מספר נמוך ריינולדס, וזה הופך סוער במהירויות גבוהות ומספרים גדולים ריינולדס.
• ב זרימה למינרית, פרמטרים נוזל צפויים וכמעט אינם משתנים. במקרה זה, אין הפרות של תנועת השכבות וערבובן. בזרימה סוערת, דפוס הזרימה הוא כאוטי. יש פיתול, אדי, וזרמים רוחביים.
• בתוך זרימה למינרית, תכונות נוזל בכל נקודה בחלל להישאר ללא שינוי לאורך זמן. במקרה של זרימה סוערת, הם סטוכסטיים.