Вязкость. Турбулетные и лиманарные течения

Метод Стокса для определения вязкости.

Он основан на измерении скорости медленно движущегося в жидкости тела сферической формы.

На шарик, падающий в жидкости вертикально вниз, действуют три силы:

1) сила тяжести - ,

2) сила Архимеда ,

3) сила сопротивления (установлена Стоксом),

- радиус шарика, - его скорость, - его плотность, - плотность жидкости.

При равномерном движении шарика или откуда

Измерив v-ть равномерно движ-ся шарика, можно определить вязкость жидкости. На этом принципе основано центрифугирование, использование кот в био позволяет проводить разделение или сортировку частиц по , используя градиент плотности, на границах слоев и т. д.

Вязкость - это свойство реальных жидкостей оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой. При перемещении одного слоя относительно другого возникают силы внутреннего трения, направленные по касательной к поверхности слоев. Со стороны слоя, движущегося медленнее, на слой, движущийся быстрее, действует тормозящая сила, а со стороны слоя движущегося быстрее – ускоряющая сила.

Сила внутреннего трения тем больше, чем больше площадь соприкосновения слоев потока жидкости. На рис. 4 представлены два слоя, движущиеся со скоростями и .

Рис. 3.4

Расстояние перпендикулярно скорости течению слоёв. Модуль силы трения определяется законом Ньютона для вязкости: , (3.12), где: - вязкость жидкости,

- градиент скорости.

Единица вязкости: паскаль×секунда, (Па×с) (1 Па×с=1 Н×с/м²).

Рассматривается 2 режима течения жидкостей – ламинарный (если вдоль потока каждый выделенный слой скользит относительно соседних не перемешиваясь с ними) и турбулетный (если вдоль потока происходит вихреобразование и перемешивание хидкости).

Профиль скорости при этих течениях имеет вид:

=2<v> =1,23<v>

Ламинарное турбулетное

Характер течения жидкостей определяется безразмерной величиной, называемой числом Рейнольдса.

(3.13); p-плотность жидкости, - кинематическая вязкость, <v> - средняя по сечению трубы скорость жидкости, d-характерный линейный размер трубы, например диаметр.

При значении Re 1000 – ламинарное течение, при

1000 2000 – переход от ламинарного течения к турбулетному, при Re=2300(для гладких труб) – течение турбулетное. Чем ↑ скорость и ↓вязкость, тем больше турбулетность.

Дата добавления: 2017-01-14