Lamináris, illetve Turbulens Áramlás

A jellemzők lamináris, illetve turbulens áramlás nagyon különböző. Ahhoz, hogy megértsük, miért kívánatos a turbulens vagy lamináris áramlás egy adott rendszer működésében, meg kell értenünk a lamináris vagy turbulens áramlás jellemzőit.,

áramlási rendszerek

az összes folyadékáram két nagy kategória vagy rendszer egyikébe sorolható. Ez a két áramlási rendszer lamináris áramlás és turbulens áramlás. Az áramlási rendszer, legyen az lamináris vagy turbulens, fontos bármely folyadékrendszer kialakításában és működésében. A folyadék súrlódásának mennyisége, amely meghatározza a kívánt áramlás fenntartásához szükséges energia mennyiségét, az áramlási módtól függ. Ez fontos szempont bizonyos alkalmazásokban is, amelyek hőátadást igényelnek a folyadékba.,

Laminar Flow

Laminar flow is nevezik streamline vagy viszkózus flow. Ezeket a kifejezéseket leíró, a flow, mert a lamináris áramlás, (1) rétegek víz folyik át egy másik különböző sebességgel, gyakorlatilag nincs keverés rétegek közötti, (2) a folyadék részecskék mozognak határozott meg megfigyelhető utak vagy leegyszerűsíti, valamint (3) az áramlás jellemző viszkózus (vastag) folyadék, vagy ahol a viszkozitás a folyadék jelentős szerepet játszik.

turbulens áramlás

a turbulens áramlást a folyadék részecskéinek szabálytalan mozgása jellemzi., Nincs határozott frekvencia, mivel hullámmozgásban van. A részecskék szabálytalan utakon haladnak, Nincs megfigyelhető mintázat és nincsenek határozott rétegek.

áramlási Sebességprofilok

nem minden folyadékrészecske halad azonos sebességgel egy csőben. A sebességgörbe alakja (a sebességprofil a cső bármely adott részén) attól függ, hogy az áramlás lamináris vagy turbulens-e. Ha a csőben lévő áramlás lamináris, akkor a keresztmetszeti sebességeloszlás parabolikus alakú lesz, a középpontban a maximális sebesség körülbelül kétszerese a cső átlagos sebességének., Turbulens áramlásban meglehetősen lapos sebességeloszlás létezik a csőszakaszon, aminek következtében a teljes folyadék egy adott értéken áramlik. 5. ábra segít szemléltetni a fenti ötleteket. A cső falával érintkező folyadék sebessége lényegében nulla, a faltól távolabb pedig növekszik.

Megjegyzés Az 5. ábrából, hogy a sebességprofil a csőfal felületi állapotától függ., A simább fal egyenletesebb sebességprofilt eredményez, mint egy durva csőfal.

átlagos (ömlesztett) sebesség

sok folyadékáram-probléma esetén a pontos sebesség meghatározása helyett ugyanazon áramlási keresztmetszet különböző helyein elegendő egyetlen átlagos sebesség lehetővé tétele az összes folyadék sebességének ábrázolására a cső ezen pontján. Ez meglehetősen egyszerű a turbulens áramláshoz, mivel a sebességprofil lapos a cső keresztmetszetének többségénél. Ésszerű feltételezni, hogy az átlagos sebesség megegyezik a cső közepén lévő sebességgel.,

Ha az áramlási rendszer lamináris (a sebességprofil parabolikus), a probléma továbbra is fennáll az “átlagos” sebesség ábrázolása egy adott keresztmetszetben, mivel egy átlagos értéket használnak a folyadékáram egyenletekben. Technikailag ez az integrált kalkulus segítségével történik. Gyakorlatilag a hallgatónak átlagos értéket kell használnia, amely a középvonal értékének fele.

viszkozitás

a viszkozitás olyan folyadék tulajdonság, amely méri a folyadék ellenállását a nyíróerő miatt bekövetkező deformálódáshoz., A viszkozitás egy folyadék belső súrlódása, amely ellenáll a szilárd felületen vagy a folyadék más rétegein átfolyó áramnak. A viszkozitás a folyadék áramló ellenállásának mérésére is alkalmas. A vastag olaj nagy viszkozitású; a víz alacsony viszkozitású. Az abszolút viszkozitás mértékegysége:

a folyadék viszkozitása általában jelentősen függ a folyadék hőmérsékletétől, és viszonylag független a nyomástól., A legtöbb folyadék esetében, ahogy a folyadék hőmérséklete nő, a folyadék viszkozitása csökken. Erre példa a motorok kenőolajában. Ha a motor és a kenőolaj hideg, az olaj nagyon viszkózus vagy vastag. A motor beindítása után a kenőolaj hőmérséklete nő, az olaj viszkozitása jelentősen csökken, az olaj sokkal vékonyabbnak tűnik.

ideális folyadék

Az ideális folyadék összenyomhatatlan és nincs viszkozitása., Ideális folyadékok valójában nem léteznek, de néha hasznos megfontolni, hogy mi történne egy ideális folyadékkal egy adott folyadék áramlási problémájában a probléma egyszerűsítése érdekében.

Reynolds-szám

az áramlási rendszert (lamináris vagy turbulens) az áramlás Reynolds-számának értékelésével határozzák meg (lásd az 5.ábrát). A Reynolds-szám, Osborn Reynolds tanulmányai alapján, egy dimenzió nélküli szám, amely az áramlás fizikai jellemzőiből áll. A 3-7.egyenletet a folyadékáramlás Reynolds-számának (Nr) kiszámításához használják.,

hol:

gyakorlati célokra, ha a Reynolds-szám kevesebb, mint 2000, az áramlás laminar. Ha nagyobb, mint 3500, az áramlás turbulens. A 2000 és 3500 közötti Reynolds-számokkal rendelkező áramlásokat néha átmeneti áramlásoknak nevezik. A nukleáris létesítmények legtöbb folyadékrendszere turbulens áramlással működik. A Reynolds-számok kényelmesen meghatározhatók egy Moody Chart segítségével, amelynek példáját az alábbiakban mutatjuk be. A Moody Chart használatára vonatkozó további részleteket a következő szöveg tartalmazza.,