Wykład 18 - Przepływy Laminarne I Turbulentne.pdf

(2624 KB) Pobierz
J. Szantyr – Wyklad nr 18 – Przepływy laminarne i turbulentne
Zjawisko występowania dwóch różnych rodzajów
przepływów, czyli laminarnego i turbulentnego,
odkrył Osborne Reynolds w swoim znanym
eksperymencie dotyczącym przepływu w rurze w
roku 1883. Stwierdził,
że
przepływ laminarny
występuje do wartości Re=2300. Powyżej tej
wartości ruch cieczy staje się niestabilny i dochodzi
do silnego mieszania się cieczy w przepływie o
Osborne Reynolds
charakterze wirowym – turbulentnym.
1842 - 1912
Re
=
uD
�½
Wzajemna relacja sił bezwładności i sił lepkości w przepływie płynu,
wyrażona przez liczbę Reynoldsa, silnie wpływa na charakter
przepływu. Przy niskich wartościach liczby Reynoldsa, czyli przy
relatywnie dużych siłach lepkości, przepływ ma charakter
uporządkowany – elementy płynu poruszają się po torach
równoległych i nie dochodzi do ich wzajemnego mieszania się.
Przepływ taki nazywamy
laminarnym
czyli uwarstwionym. Powyżej
pewnej wartości liczby Reynoldsa (zwanej
dolną liczbą krytyczną),
na skutek rosnącej roli sił bezwładności przepływ taki traci
stateczność i pojawiają się w nim zaburzenia charakteryzujące się
stochastycznymi fluktuacjami prędkości. Przy dalszym wzroście
liczby Reynoldsa (powyżej tzw.
górnej wartości krytycznej)
zaburzenia obejmują cały przepływ, który wtedy jest nazywany
turbulentnym.
Wartości krytyczne liczby Reynoldsa są różne dla
różnych przepływów, np. inne dla przepływu w rurze, a inne dla
opływu płaskiej
ściany.
Przepływ laminarny
– uporządkowany ruch płynu po torach
równoległych, elementy płynu nie mieszają się ze sobą, działa
czysto lepkościowy mechanizm wymiany pędu i energii
Przepływ turbulentny
– chaotyczny ruch płynu o
stochastycznym charakterze, niestacjonarny nawet przy
ustalonych warunkach brzegowych, elementy płynu mieszają
się ze sobą, co prowadzi do intensyfikacji wymiany masy, pędu
i energii.
Re
=
u
⋅
l
�½
Re=siły
bezwładności/siły lepkości
u
– prędkość charakterystyczna
l
– charakterystyczny wymiar liniowy
�½
- kinematyczny współczynnik lepkości płynu
Ścieżka
wirowa
Karmana
Obok pokazano
eksperyment
dotyczący
opływu
cienkiego pręta,
umieszczonego
prostopadle do
kierunku
prędkości.
Kolejne zdjęcia
pokazują
stopniową utratę
stabilności
przepływu w
miarę wzrostu
liczby
Reynoldsa.
Rysunek pokazuje narastanie
turbulentnych fluktuacji
prędkości przepływu wzdłuż
płaskiej płyty, czyli przy
rosnącej wartości liczby
Reynoldsa obliczanej w
oparciu o odległość od
przedniej krawędzi płyty.
Dla przepływu w rurze o przekroju kołowym (D –
średnica)
mamy:
u
⋅
D
Re
kr
1
=
=
2000
dolna wartość krytyczna:
�½
u
⋅
D
Re
kr
2
=
=
50000
górna wartość krytyczna:
�½

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin