36. Ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости. Число Рейнольдса

36. Ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости. Число Рейнольдса

Как нетрудно было убедиться в вышеприведенном опыте, если фиксировать две скорости в прямом и обратном переходах движения в режимы ламинарное ? турбулентное, то

?₁ ? ?₂

где ?₁ – скорость, при которой начинается переход из ламинарного в турбулентный режим;

?₂ – то же самое при обратном переходе.

Как правило, ?₂ < ?₁. Это можно понять из определения основных видов движения.

Ламинарным (от лат. lamina – слой) считается такое движение, когда в жидкости нет перемешивания частиц жидкости; такие изменения в дальнейшем будем называть пульсациями.

Движение жидкости турбулентное (от лат. turbulentus – беспорядочный), если пульсация местных скоростей приводит к перемешиванию жидкости.

Скорости перехода ?₁, ?₂ называют:

?₁– верхней критической скоростью и обозначают как ?_{в. кр}, это скорость, при которой ламинарное движение переходит в турбулентное;

?₂– нижней критической скоростью и обозначают как ?_{н. кр}, при этой скорости происходит обратный переход от турбулентного к ламинарному.

Значение ?_{в. кр} зависит от внешних условий (термодинамические параметры, механические условия), а значения ?н. кр не зависят от внешних условий и постоянны.

Эмпирическим путем установлено, что:

где V – кинематическая вязкость жидкости;

d – диаметр трубы;

R– коэффициент пропорциональности.

В честь исследователя вопросов гидродинамики вообще и данного вопроса в частности, коэффициент, соответствующий uн. кр, называется критическим числом Рейнольдса Re_кр.

Если изменить V и d, то Re_кр не изменяется и остается постоянным.

Если Re< Re_кр, то режим движения жидкости ламинарный, поскольку ? < ?_кр; если Re > Re_кр, то режим движения турбулентный из-за того, что ?> ?_кр.