Laminar agus sreabhadh suaite. réimis sreabhadh sreabhach

Tá an-tábhachtach don tionscal agus fóntais phoiblí Ag déanamh staidéir ar na hairíonna de leachtanna agus gás sreabhadh. An Laminar agus éifeacht sreabhadh suaite ar an ráta iompair uisce, ola, píblínte gáis nádúrtha chun críocha éagsúla difear, na paraiméadair eile. A dhéanamh ar na fadhbanna hidridinimic eolaíochta.

aicmiú

Sa timpeallacht eolaíochta na réimeas sreabhadh sreabhach agus gáis roinnte ina dhá rang an-éagsúil:

• Laminar (inkjet);
• suaite.

Chomh maith leis sin idirdhealú a dhéanamh céim idirthréimhseach. Teagmhasach, tá an téarma "leacht" brí leathan: is féidir é a Incompressible (Is leacht i ndáiríre), a compressible (gás), seoltaí, etc ...

stair cás

Mendeleev Eile i 1880, cuireadh in iúl an smaoineamh go bhfuil dhá chóras sreabhadh os coinne. Le haghaidh tuilleadh sonraí a fháil ar an gceist seo scrúdú ar an fisiceoir na Breataine agus innealtóir Osborne Reynolds a chríochnaigh an staidéar i 1883. Gcéad dul síos, go praiticiúil, agus ansin ag baint úsáide foirmlí tá sé le fáil go mbeidh ag ráta sreafa íseal iompair leachtach Foirm Laminar: sraitheanna (sreabhadh cáithnín) Tá beagnach nach mheascadh agus bogadh chonairí comhthreomhar. Mar sin féin, tar éis a shárú le luach criticiúil áirithe (do choinníollacha difriúla go bhfuil sé difriúil), tá an teideal uimhreacha Reynolds coinníollacha maidir le sreabhadh leacht athrú: éiríonn an sreabhadh scaird chaotic vortex - i.e., suaite. Mar a tharla sé amach, tá na paraiméadair go pointe áirithe inghreamaithe agus gáis.

Léirigh Praiticiúla ríomhaireachtaí eolaí Sasanach is m.sh., is é an t-iompar de, uisce, ag brath go mór ar an cruth agus toisí an umair (píopaí, cainéil, ribeadáin, srl), ina bhfuil ritheann sé. I píopaí a bhfuil thrasghearradh ciorclach (sórt a úsáidtear le haghaidh gléasta piping brú), a uimhir Reynolds - an fhoirmle an staid chriticiúil bhfuil cur síos mar seo a leanas: Re = 2300. Chun a oscailt an cainéal sreabhadh an uimhir Reynolds tá éagsúil: Re = 900. I gcás luachanna níos lú le haghaidh Re atá ordaíodh, i gcoitinne - chaotic.

sreabhadh Laminar

Murab ionann agus go bhfuil a chorraitheach sreabhadh Laminar cineál agus treo uisce (gás) sreabha. Bhogann siad na sraitheanna gan a mheascadh agus gan pulsations. I bhfocail eile, a thógann an ghluaiseacht ar siúl go haonfhoirmeach gan jumps erratic i dtreo brú agus luas.

Tá sreabhadh sreabhach laminar déanta, mar shampla, i caol soithigh fola dúile beo, na ribeadáin plandaí agus faoi choinníollacha inchomparáide, ag láthair na leachtanna an-slaodach (ola bhreosla tríd an phíblíne). Chun visualize an sreabhadh scaird leordhóthanach a nochtann sconna beag - beidh uisce sreabhadh go ciúin, go cothrom, gan a mheascadh. Má unscrew an spigot go dtí deireadh, beidh an brú córas ardú agus beidh an sreabhadh a bheith chaotic.

sreabhadh suaite

Murab ionann agus Laminar, wherein bogadh cáithníní in aice láimhe chonairí substaintiúil comhthreomhar, tá súil le sreabhadh suaite de sreabhach chineál mí-eagar. Má úsáidimid cur chuige Lagrange, is féidir leis an ruthag na cáithníní forluí treallach agus iad féin a iompar go leor go unpredictably. Tá Gluaiseacht leachtanna agus gás faoi na coinníollacha seo i gcónaí díomuana, leis na paraiméadair is féidir nonstationarities bhfuil raon an-leathan.

Mar an sreabhadh gáis laminar isteach fáltais réimeas suaite is féidir, faireachán ar an sampla mbéal deataigh de toitín dhó san fóill aer. Ar dtús, bog an cáithníní cosáin beagnach comhthreomhar gan athrú in am. is cosúil Smoke seasta. Ansin, ag pointe éigin ar fad ar tobann tá ghuairneáin móra a bhogadh go hiomlán go randamach. Tá na vortices briseadh suas i cinn níos lú - i níos lú agus mar sin de. Sa deireadh, beagnach deatach meascáin leis an aer mórthimpeall.

timthriallta suaiteacht

Is é an sampla thuas téacsleabhar, agus as a bharúlacha tá eolaithe a rinne na conclúidí seo a leanas:

1. Tá Laminar agus sreabhadh suaite probabilistic i nádúr: nach bhfuil an t-aistriú ó mhodh amháin go ceann eile díreach mar an áit cheart, agus in, suíomh randamach go cothrom treallach.
2. Gcéad dul síos, tá vortices móra go bhfuil níos mó ná an méid mbéal deataigh. thiocfaidh chun bheith Gluaiseacht unsteady agus go láidir anisotropic. bheith sreabhadh Móra éagobhsaí agus briseadh suas i níos lú agus níos lú. Dá bhrí sin, tá ordlathas ghuairneáin. Tá fuinneamh gluaiseachta a aistríodh ó mór go beag, agus ag deireadh an phróisis disappears - Tarlaíonn diomailt fuinnimh ag scálaí beag.
3. Is sreabhadh suaite erratic: Is féidir le vortex ar leith a bheith in áit, thuar go hiomlán randamach.
4. Ní Meascadh deataigh le haer comhthimpeallach ar siúl faoi shreabhadh laminar, agus i suaite - tá an-dian.
5. In ainneoin an bhfíric go bhfuil na coinníollacha teorann stáiseanóireachta, tá an tsuaiteacht féin díomuan pronounced i nádúr - athraíonn na paraiméadair gáis-dinimiciúil le himeacht ama.

Tá maoin thábhachtach eile de suaiteacht: tá sé i gcónaí tríthoiseach. Fiú má mheasaimid sreabhadh aon-tríthoiseach sa phíopa nó ciseal teorainn dhá-thoiseach fós tharlaíonn tairiscint na ghuairneáin suaite sna treoracha ar na trí hais chomhordú.

Reynolds uimhir: an fhoirmle

An t-aistriú ó Laminar go suaiteacht arb iad is sainairíonna an uimhir chriticiúil Reynolds mar a thugtar air:

_{Re CR = (/ μ ρuL)} cr,

i gcás ρ - dlús sruth, u - sreabhadh tréith; L - sreabhadh méid tréith, μ - an chomhéifeacht slaodacht dhinimiciúil, cr - ar feadh trí feadán le trasghearradh ciorclach.

Mar shampla, le haghaidh sreabhadh faoi threoluas u sa phíopa L úsáidtear mar an trastomhas píopa. Léirigh Osborne Reynolds gur sa chás seo, 2300 cr <20000. Is é an scaipeadh an-mhór, beagnach d'ord méadaíochta.

Faightear toradh den chineál céanna a fuarthas sa chiseal teorann ar an wafer. Is é an méid tréith tógtha mar an t-achar ó imeall tosaigh an pláta, agus ansin 3 × ¹⁰ Bealtaine cr <4 × ¹⁰ Aibreán. Má tá L shainmhínítear mar an tiús an ciseal teorann, an 2700 cr <9000. Tá staidéir turgnamhach go bhfuil sé léirithe go bhféadfadh an luach na Re _cr bheith níos mó fós.

An coincheap de corraíola treoluas

Braitheann an Laminar agus sreabhadh sreabhach suaite, agus dá réir sin, an luach criticiúil an uimhir Reynolds (Re) ar líon mór de na fachtóirí. Ón grádán brú, an airde na bumps roughness, déine suaiteacht sa sreabhadh seachtrach, teocht difreálach, etc Ar mhaithe le caoithiúlacht, na tosca comhiomlána a dtugtar treoluas perturbation ó tá siad tionchar áirithe ar an ráta sreafa. Má tá an suaitheadh beag, is féidir é a shocrú fórsaí slaodach ag iarraidh a chur ar chomhréim leis an réimse treoluas. Do Is féidir le perturbations móra den sreabhadh bheith éagobhsaí, a tharlaíonn agus suaiteacht.

Ós rud é go an bhrí fisiciúil an uimhir Reynolds - an cóimheas idir fórsaí inertial agus fórsaí slaodach, sreabha resentment atá clúdaithe ag na foirmle:

Re = ρuL / μ = ρu ² / (μ × (u / L )).

Is é an uimhreoir dhá oiread an ceann treoluas agus ainmneoir - tá an luach an t-ordú an strus frictional, má tá L tógtha mar an tiús an ciseal teorann. Is nós le brú Dinimiciúla a scrios an t-iarmhéid agus cuimilte fórsaí cur ina choinne sin. Mar sin féin, tá sé soiléir cén fáth na fórsaí an táimhe (nó brú treoluas) mar thoradh ar athruithe ach amháin nuair a bhíonn siad 1,000 uaire fórsaí níos slaodach.

Ríomhaireachtaí agus fíricí

Is dócha, a úsáid níos conveniently mar luas tréith Re _Sr ní deimhniú iomlán sreabhadh treoluas u, agus an perturbation treoluas. Sa chás seo, beidh an líon Reynolds chriticiúil a bheith thart ar 10, i.e. nuair mó ná an strus slaodach brú suaitheadh dinimiciúil níos mó ná 5 uaire an sreabhadh Laminar isteach i sreabhadh sreabhach shuaite. Tá an sainmhíniú Re gcomhréir le roinnt eolaithe mhíniú go maith ag na fíricí turgnamhach cruthaithe leanas.

I gcás go bhfuil próifíl treoluas breá aonfhoirmeach ar dhromchla breá réidh arna chinneadh go traidisiúnta ag an uimhir Re claonadh _cr go héigríoch, is é sin, i ndáiríre a tharlaíonn an t-aistriú a suaiteacht. Seo é an uimhir Reynolds arna chinneadh ag an méid an treoluais perturbation ísle ná an luach criticiúil, atá comhionann le 10.

I láthair na dúshláin saorga, is cúis le ráta splancscáileán inchomparáide leis an ráta bunúsach, beidh an sreabhadh i bhfad níos ísle uimhreacha Reynolds suaite ná Re _cr, arna chinneadh ó luach glan de na luas. Ligeann sé seo an úsáid a bhaint as an chomhéifeacht Re _CR = 10, i gcás ina bhfuil an treoluas tréith an luach glan de na corraíola treoluas de bharr na cúiseanna thuas.

Cobhsaíocht an chórais sreabhadh laminar na bacáin

Is é an Laminar agus sreabhadh suaite is coiteann do gach cineál leachtanna agus gás faoi choinníollacha éagsúla. Is iad na nádúr Laminar an sreabhadh gann agus a bhfuil tréithe, mar shampla, d'caol sruthanna faoi thalamh Plains. I bhfad níos mó, is é an cheist seo imní ar eolaithe i gcomhthéacs chur i bhfeidhm praiticiúil le haghaidh iompair ag uisce píblíne, ola, gáis agus leachtanna eile.

Is Q cobhsaíocht sreabhadh Laminar a bhaineann go dlúth leis an staidéar suaite tairiscint ar an sreabhadh is mó. Fuarthas go raibh sé go mbeidh tionchar ag na perturbations mar a thugtar air beag. Ag brath ar cé acu a fhásann siad nó céimnithe ar shiúl le himeacht ama, tá an sreabhadh bunúsach a mheastar a bheith cobhsaí nó éagobhsaí.

Le haghaidh sreabhán compressible agus ní compressible

Is é ceann de na nithe a fhearann ar Laminar agus sreabhadh sreabhach suaite a compressibility. Tá an mhaoin sreabhach a bheith tábhachtach i staidéar ar chobhsaíocht na bpróiseas neamh-Stationary le athrú tapa sa reatha bunscoile.

Staidéir le fios go bhfuil sreabhadh Laminar d'sreabhach Incompressible sna feadáin an t-alt sorcóireach resistant a axisymmetric agus neamh-axisymmetric suaitheadh réasúnta beag in am agus spás.

Le déanaí, ríomhanna a dhéantar ar thionchar na suaitheadh ar an fhriotaíocht sreabhadh axisymmetric sa chuid ionraoin an fheadáin sorcóireach ina bhfuil an láthair is mó ag brath ar an dá comhordanáidí. Tá ais a chomhordú an phíobáin a mheas mar an paraiméadar a théann i bhfeidhm próifíl treoluas feadh an ga an píopa príomh-sreabhadh.

Mar fhocal scoir

Ainneoin na gcéadta bliain de staidéir, ní féidir linn a rá go bhfuil Laminar agus suaite sreabhadh staidéar críochnúil. staidéir thurgnamhacha ar an leibhéal micrea, a ardú ceisteanna nua óna dteastaíonn údar maith ríomh réasúnaithe. Is é an cineál taighde an t-iarratas agus a úsáid: an domhan na mílte ciliméadar de uisce, ola, gáis agus táirgí. Na réitigh theicniúla a thuilleadh an tugadh isteach le haghaidh laghdú suaiteacht linn iompair, an níos éifeachtaí a bheidh sé.