Переход ламинарной формы течения к турбулентному

Для определения количественной характеристики перехода ламинарной формы течения к турбулентной, считается, что течение описывается набором параметров:

где - средняя скорость течения, - диаметр трубы. Средняя скорость равна:

, S=

Если величины заданы, то при некотором критическом значении скорости произойдет потеря устойчивости течения и оно станет турбулентным. Таким образом, величина зависит от :

Cоставим отношение и . Очевидно, что оно также зависит от параметров :

Однако величина - это безразмерная характеристика

и поэтому ее значение не будет зависеть от системы единиц, которой производятся вычисления.

Таким образом, смена режима течения определяется безразмерным числом:

который в этот момент принимает некоторое критическое значение. Этот параметр называется числом Рейнольдса и играет важную роль в гидромеханике.

Критическое число Рейнольдса. По опытам самого Рейнольдса критическое число Рейнольдса оказалось близким к 2300. Впоследствии было обнаружено, что существует целая переходная область чисел Рейнольдса, характеризующая смену режима течения. Было показано, что существует нижнее критическое число Рейнольдса, которое равно 2320.

При числах меньших, чем ламинарное течение нечувствительно к небольшим возмущениям, при Re>переход к турбулентному течению зависит от наличия всевозможных источников возмущений: внешних вибраций, шероховатости, плавности входа в трубу и т.д. Если искусственным образом ликвидировать некоторые виды возмущений или даже уменьшить их интенсивность, то можно затянуть переход к турбулентному режиму течения до очень больших чисел Re. Так по опытам Шлихтинга получено, что ламинарное течение может существовать даже при числах Рейнольдса равных 50 000.

Дата добавления: 2014-01-06