Laminær og Turbulent Strømning

egenskaper laminær og turbulent strømning er svært forskjellige. For å forstå hvorfor turbulent eller laminær er ønskelig i bruk av et bestemt system, er det nødvendig å forstå egenskapene til laminær og turbulent strømning.,

Flow Regimer

Alle strømning er klassifisert i en av to kategorier eller regimer. Disse to flow regimer er laminær og turbulent strømning. Flyt-regimet, enten laminær eller turbulent, er viktig i design og drift av væske system. Mengden av væske friksjon, som bestemmer hvor mye energi som kreves for å opprettholde ønsket vannmengde, er avhengig av modusen av flyt. Dette er også en viktig faktor i enkelte programmer, som innebærer å overføre varme til væsken.,

Laminær

Laminær er også referert til som kan effektivisere eller viskøs strømning. Disse vilkårene er beskrivende for flyten fordi, i laminær, (1) lag av vann som strømmer over en annen ved forskjellige hastigheter med nesten ingen blanding mellom lagene, (2) væske partikler beveger seg i konkrete og observerbare stier eller strømlinjeformer, og (3) flyten er karakteristisk for viskøs (tykk) væske eller er en som viskositet væske spiller en betydelig del.

Turbulent Strømning

Turbulent strømning er preget av uregelmessig bevegelse av partikler i væsken., Det er ingen bestemt frekvens som det er i bølgebevegelser. Partikler som reiser i uregelmessig stier med ingen observerbare mønster og ingen bestemt lag.

strømningshastighet Profiler

Ikke alle flytende partikler reise på samme hastighet i et rør. Formen på velocity-kurve (velocity profil på tvers av alle gitt delen av røret), avhengig av om strømmen er laminær eller turbulent. Hvis strømning i et rør er laminær, velocity distribusjon på et tverrsnitt vil være parabolske i form med maksimal hastighet på midten blir omtrent det dobbelte av gjennomsnittlig hastighet i røret., I turbulent strømning, en ganske flat hastighet distribusjon eksisterer på tvers av den delen av røret, med det resultat at hele væsken strømmer på et gitt enkelt verdi. Figur 5 bidrar til å illustrere ovenfor ideer. Hastigheten til væsken er i kontakt med rørveggen er egentlig null, og øker jo lenger vekk fra veggen.

Merk fra Figur 5 at hastigheten profil, avhengig av overflaten tilstand av rørveggen., En jevnere veggen resulterer i en mer ensartet hastighet profil enn en grov rørveggen.

Gjennomsnitt (Bulk) Hastighet

I mange strømning problemer, i stedet for å bestemme nøyaktige hastigheter på forskjellige steder i den samme flyten tverrsnitt, det er tilstrekkelig til å tillate en enkelt gjennomsnittlig hastighet for å representere hastigheten til all væske på det punktet i røret. Dette er ganske enkelt for turbulent strømning siden hastigheten profil er flatt over de fleste av røret tverrsnitt. Det er rimelig å anta at den gjennomsnittlige hastigheten er den samme som hastighet på midten av røret.,

Hvis flyt-regimet er laminær (velocity profil er parabolske), problemet eksisterer fortsatt med å prøve å representere den «gjennomsnittlige» velocity på et gitt tverrsnitt siden en gjennomsnittlig verdi er brukt i den strømning ligninger. Teknisk gjøres dette ved hjelp av integrert kalkulus. Praktisk talt, skal studenten bruker en gjennomsnittlig verdi som er halvparten av midtlinjen verdi.

Viskositet

Viskositet er en væske eiendom som måler motstanden i væsken for å deformeres på grunn av et brudd i kraft., Viskositet er den interne friksjon av en væske som gjør det motstå som strømmer forbi et solid underlag eller andre lag av væsken. Viskositet kan også betraktes som et mål på motstand av en væske til å strømme. En tykk olje har en høy viskositet; vann har en lav viskositet. Måleenheten for absolutt viskositet er:

viskositet av en væske er vanligvis betydelig avhengig av temperaturen på væsken og relativt uavhengig av press., For de fleste væsker, som temperaturen på væsken øker viskositeten til væsken reduseres. Et eksempel på dette kan sees i smøreolje motorer. Når motoren og dens smørende olje er kald, olje er veldig viskøs, eller tykke. Etter at motoren er startet og smørende olje øker i temperatur, viskositeten av oljen reduseres betydelig og olje virker mye tynnere.

Ideell Væske

En ideell fluid er en som er inkompressible og har ingen viskositet., Ideell væske gjør faktisk ikke eksisterer, men noen ganger er det nyttig å vurdere hva som ville skje med en ideell væske i et bestemt strømning problemet for å forenkle problemet.

Reynolds Nummer

flyt-regimet (enten laminær eller turbulent) bestemmes ved å evaluere Reynolds nummer av flow (se figur 5). Den Reynolds tall, basert på studier av Osborn Reynolds, er en dimensionless antall som består av de fysiske egenskapene til strømmen. Ligningen 3-7 brukes til å beregne Reynolds nummer (NR) for strømning.,

hvor:

For praktiske formål, hvis Reynolds tallet er mindre enn 2000, flyten er laminær. Hvis det er større enn 3500, flyten er turbulent. Flyter med Reynolds tall mellom 2000 og 3500 er noen ganger referert til som overgangsordning flyter. De fleste fluid-systemer i kjernefysiske anlegg opererer med turbulent strømning. Reynolds tall kan enkelt bestemmes ved hjelp av en Moody-Diagram, et eksempel på dette er vist nedenfor. Ytterligere detaljer om bruk av Moody-Diagrammet er gitt i påfølgende tekst.,