Laminaire et Écoulement Turbulent

Les caractéristiques de l’écoulement laminaire et écoulement turbulent sont très différentes. Pour comprendre pourquoi turbulent ou laminaire de l’écoulement est souhaitable dans le fonctionnement d’un système particulier, il est nécessaire de comprendre les caractéristiques de l’écoulement laminaire et écoulement turbulent.,

régimes D’écoulement

tout écoulement de fluide est classé dans l’une des deux grandes catégories ou régimes. Ces deux régimes d’écoulement sont à flux laminaire et écoulement turbulent. Le régime d’écoulement, si laminaire ou turbulent, est important dans la conception et le fonctionnement de tout système de fluide. La quantité de liquide de frottement, qui détermine la quantité d’énergie nécessaire pour maintenir le débit souhaité, dépend du mode de débit. Ceci est également une considération importante dans certaines applications qui impliquent un transfert de chaleur vers le fluide.,

flux laminaire

l’écoulement laminaire est également appelé flux aérodynamique ou flux visqueux. Ces termes sont descriptifs de l’écoulement parce que, dans l’écoulement laminaire, (1) des couches d’eau s’écoulant les unes sur les autres à des vitesses différentes sans pratiquement aucun mélange entre les couches, (2) les particules de fluide se déplacent dans des chemins ou des lignes de courant définis et observables, et (3) l’écoulement est caractéristique d’un fluide visqueux (épais)

Écoulement Turbulent

écoulement Turbulent est caractérisé par l’irrégularité du mouvement des particules du fluide., Il n’y a pas de fréquence définie car il y a un mouvement d’onde. Les particules voyagent dans des chemins irréguliers sans motif observable et sans couches définies.

profils de vitesse d’écoulement

toutes les particules de fluide ne se déplacent pas à la même vitesse à l’intérieur d’un tuyau. La forme de la courbe de vitesse (le profil de vitesse à travers une section donnée du tuyau) dépend si l’écoulement est laminaire ou turbulent. Si l’écoulement dans un tuyau est laminaire, la distribution de vitesse à une section transversale sera de forme parabolique avec la vitesse maximale au centre étant environ deux fois la vitesse moyenne dans le tuyau., Dans l’écoulement turbulent, une distribution de vitesse assez plate existe à travers la section de tuyau, avec le résultat que le fluide entier s’écoule à une valeur unique Donnée. La Figure 5 illustre les idées ci-dessus. La vitesse du fluide en contact avec la paroi du tuyau est essentiellement nulle et augmente d’autant plus loin de la paroi.

notez sur la Figure 5 que le profil de vitesse dépend de l’état de surface de la paroi du tuyau., Une paroi plus lisse se traduit par un profil de vitesse plus uniforme qu’une paroi de tuyau rugueuse.

Vitesse Moyenne (en vrac)

dans de nombreux problèmes d’écoulement de fluide, au lieu de déterminer des vitesses exactes à différents endroits dans la même section d’écoulement, il suffit de permettre à une seule vitesse moyenne de représenter la vitesse de tout le fluide à ce point de la conduite. Ceci est assez simple pour un écoulement turbulent puisque le profil de vitesse est plat sur la majorité de la section transversale du tuyau. Il est raisonnable de supposer que la vitesse moyenne est la même que la vitesse au centre de la conduite.,

Si le régime d’écoulement est laminaire (le profil de vitesse est parabolique), le problème existe toujours d’essayer de représenter la « moyenne » de la vitesse à tout section depuis une valeur moyenne est utilisée dans les équations de l’écoulement du fluide. Techniquement, cela se fait au moyen d’un calcul intégral. Pratiquement, l’étudiant doit utiliser une valeur moyenne qui est la moitié de la ligne de centre de valeur.

viscosité

La viscosité est une propriété du fluide qui mesure la résistance du fluide à la déformation due à une force de cisaillement., La viscosité est le frottement interne d’un fluide qui rend résister passant une surface solide ou d’autres couches du fluide. La viscosité peut aussi être considérée comme une mesure de la résistance d’un fluide à l’écoulement. Une épaisse huile de viscosité élevée; l’eau a une faible viscosité. L’unité de mesure de la viscosité absolue est:

La viscosité d’un fluide est généralement beaucoup dépend de la température du fluide et relativement indépendant de la pression., Pour la plupart des fluides, comme la température du fluide augmente, la viscosité du fluide diminue. Un exemple de ceci peut être vu dans l’huile de lubrification des moteurs. Lorsque le moteur et son huile lubrifiante sont froids, l’huile est très visqueuse ou épaisse. Après le démarrage du moteur et l’augmentation de la température de l’huile lubrifiante, la viscosité de l’huile diminue de manière significative et l’huile semble beaucoup plus mince.

Idéal Fluide

Un idéal fluide est incompressible et n’a pas de viscosité., Les fluides idéaux n’existent pas réellement, mais il est parfois utile de considérer ce qui arriverait à un fluide idéal dans un problème d’écoulement de fluide particulier afin de simplifier le problème.

Nombre de Reynolds

Le régime d’écoulement (soit laminaire ou turbulent) est déterminé par l’évaluation du nombre de Reynolds de l’écoulement (voir figure 5). Le nombre de Reynolds, basé sur les études D’Osborn Reynolds, est un nombre sans dimension composé des caractéristiques physiques de l’écoulement. L’équation 3-7 est utilisée pour calculer le nombre de Reynolds (NR) pour l’écoulement du fluide.,

où:

Pour des raisons pratiques, si le nombre de Reynolds est inférieur à 2000, l’écoulement est laminaire. S’il est supérieur à 3500, l’écoulement est turbulent. Les écoulements dont le nombre de Reynolds est compris entre 2000 et 3500 sont parfois appelés écoulements transitoires. La plupart des systèmes de fluides dans les installations nucléaires fonctionnent avec un écoulement turbulent. Les nombres de Reynolds peuvent être facilement déterminés à l’aide d’un graphique de mauvaise humeur, dont un exemple est illustré ci-dessous. Des détails supplémentaires sur l’utilisation du graphique de Moody sont fournis dans le texte suivant.,