Режимы движения реальных жидкостей

Существуют два режима движения жидкостей: ламинарный и тур­булентный. При ламинарном режиме отдельные струйки или слои жидко­сти движутся параллельно, не смешиваясь, при турбулентном – частицы жидкости движутся беспорядочно по разнообразным неопределенным траекториям, а само движение сопровождается поперечным перемещени­ем жидкости и характеризуется пульсацией скорости и давления.

Исследования О. Рейнольдса показали, что режим движения жидко­сти в общем случае зависит от скорости движения, размеров потока, плот­ности и вязкости жидкости. Комплекс указанных величин, характеризую­щих режим движения жидкости, называют числом Рейнольдса:

,

где R_г – гидравлический радиус потока;m – динамическая вязкость.

Число Рейнольдса – величина безразмерная.

Так как согласно формуле (9) m/r = n, то формулу (59) можно записать в виде

Формулу (60) применяют при определении числа Рейнольдса для потока любого сечения. Для круглых цилиндрических труб с внутренним диаметром d

Поскольку для таких труб гидравлический радиус , то

Границы существования режимом движения жидкости определяют­ся двумя критическими значениями числа Рейнольдса: нижним Re_кp и верхним Re'_кp. При Re < Re_кp наблюдается устойчивый ламинарный режим течения жидкости, при Re > Re'_кp – устойчивый турбулентный режим. В интервале чисел Рейнольдса Re'_кp > Re > Re_кp режим течения жидкости неустойчивый: ламинарный режим легко переходит в турбулентный.

В настоящее время принимают нижнее критическое число Рейнольдса равным Re_кp = 250…500; для цилиндрических труб Re_dкр = 1000…2000. При проведении гидравлических расчетов очень часто принимают Re'_кp = 575 и Re_dкp = 2300.

На практике чаще наблюдается турбулентный режим течения жидкости, например, при движении воды в трубах из-за ее сравнительно малой вязкости и большой скорости течения. При движении вязких жидкостей (нефти, масла и др.), а также при движении жидкостей с малой вязкостью, но с небольшой скоростью, наблюдается ламинарный режим течения.