Условия перехода ламинарного течения жидкости в турбулентное

Характер течения жидкости — ламинарный или турбулентный — зависит от плотности жидкости р, ее вязкости г, скорости течения v и диаметра трубы d, по которой течет жидкость. Оказывается, что некоторая комбинация этих величин — один безразмерный параметр — может определять условия перехода ламинарного течения жидкости в турбулентное. Таким параметром является число Рейнольдса

Когда число Рейнольдса не превышает некоторого критического значения ReKp,течение жидкости ламинарно. Если же Re > ReKp, то в потоке жидкости возникают завихрения, т.е. течение становится турбулентным.

Значение критического числа Рейнольдса можно определить экспериментально. Представим, что по гладкой цилиндрической трубе протекает вода с регулируемой и измеряемой скоростью и, которая представляет собой среднюю по сечению трубы скорость течения. Плотность воды, ее вязкость и диаметр трубы известны. Допустим, что труба прозрачна и переход течения жидкости из ламинарного в турбулентное можно определить визуально. Постепенно увеличивая скорость течения, отметим то ее значение икр, при котором в потоке жидкости начинает проявляться турбулентность. Подставив это значение икр в формулу (9.22), получим величину критического числа Рейнольдса. Для гладких труб ReKp- 2300.

Если ReKp известно, то становится возможным для любой жидкости и разных условий ее течения предсказать, будет ее поток ламинарным или турбулентным.

Пример. Вода течет по гладкой трубе диаметром d - 2 мм. При какой скорости v ее течение становится турбулентным?

Примем вязкость воды r| = 10_3 Па-с, плотность р = 103 кг/м3. Подставим эти значения в правую часть формулы (9.22), а в левую — значение критического числа Рейнольдса:

Из полученного уравнения следует, что течение воды в этой трубе становится турбулентным при скорости г>=1,15 м/с. С увеличением диаметра трубы и уменьшением вязкости жидкости значение скорости, при которой происходит переход ламинарного течения в турбулентное уменьшается.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >