Тезисы лекции №13

Опыт Рейнольдса. Критическое число Рейнольдса

Переход ламинарной формы течения к турбулентному

Ламинарный и турбулентный режимы течения вязкой жидкости

Вопросы лекции №13

Лекция №13.

Ламинарный и турбулентный режимы течения вязкой жидкости.

Особый интерес в технике представляет движение вязкой жидкости в трубе. Понять качественные особенности этого движения можно на опыте, который в 1896 г. провел известный ученый-механик Рейнольдс.

В длинную стеклянную трубку подавалась вода, расход которой мог уменьшаться и увеличиваться. В начальном сечении трубки, по ее оси, устанавливается капилляр, через который в поток вводилась тонкая струйка красящего вещества (рис.3.8). Результаты наблюдений состояли в следующем: при изменении расхода от 0 до некоторого значения объемного расхода Q^* окрашенная линия тока располагалась строго по центру трубки и ярко выделялась на фоне прозрачной жидкости. Однако при дальнейшем роста расхода подкрашенная линия сначала начинала медленно колебаться, потом эти колебания увеличивалась и, наконец, линии тока распадалась, разрушенная возникшими в жидкости пульсациями и вихрями. Если этот эксперимент проделывать в обратном порядке, т.е. расход уменьшался, то постепенно течение успокаивался и вновь четкая струйка тока устанавливалась по оси трубы.

Рис. 3.8

Физическое объяснение наблюдаемого явления состоит в потере гидродинамической устойчивости. При течении жидкости в трубе имеются всякого рода возмущения, идущие от стенок трубы и происходящие из-за других причин. Но при малых скоростях силы вязкости гасят эти возмущения, и режим течения не нарушается существенным образом. При больших скоростях достаточно малых возмущений, чтобы разрушить структуру течения.

Плавное течение, которое наблюдалось в опытах Рейнольдса, называется ламинарным течением, а сменившее его бурное, вихреврое течение – турбулентным. Причина возникновения турбулентности – потеря гидродинамической устойчивости.

Дата добавления: 2014-01-06