Ламинарный и турбулентный режимы течения жид-ти. Число Рейнольдса

Плотность – физическая величина, численно равная массе единицы объема жид-ти. .

Температурное расширение – увеличениетобъема жид-ти при нагревании, хар-ся коэф-м объемного расширения. βt=1/v0 *Δv/ Δt,

Δv=v-v0, Δt=t-t0. – разность измерений после и до измерения тем-ры.

Сжимаемость – св-во жидкости уменьшать свой объем под действием оказываемого на него давления. Оценив-ся коэф-м объемного сжатия, который показывает относительное изменение объема жид-ти Δv/v0,приходится на единицу изменения давления Δр и определяется: βр=-1/v0 *Δv/ Δр.

Упругость – способность жид-ти принимать свой прежний объем после снятия внешней нагрузки. Коэф-т упругости ε =1/ βр.

Испаряемость и кавитация. Испаряемость зависит от тем-ры и давления, при уменьшении давления и увеличения тем-ры, упругость паров возрастает и жид-ть закипает. Вместе с испарением жид-ти в ней начинают выд-ся пузырьки воздуха. Появление в воде паровоздушных пузырьков наз-ся кавитацией.

Вязкость – св-во жид-ти сопротивляться сдвигу или скольжению одних слоев жид-ти относит-но других, т.к. между слоями жид-ти возникают силы внутреннего трения и касательные напряжения. Сила внутреннего трения касательна к плоскости относительного перемещения слоев жид-ти и создает в жид-ти касательное напряжение:

τ = рт/ S = μ dv/dn, где рт- сила внутреннего трения, S – площадь соприкосновения слоев,

dv/dn – градиент скорости, μ – коэф-т пропорциональности, динамическая вязкость (Па с)

кинематическая вязкость: ню = μ/ρ (м²/с) – отношение динамической вязкости к плотности жид-ти. Кинематическую вязкость измеряют вискозиметром, а затем определяют по ф-ле:

ню = а g/9,807 τ, где а – постоянная вискоз-ра, g – ускорение свободного падения.

Вязкость уменьшается при увеличении тем-ры, увелич-ся при повышении оказ-го давления.

Ламинарный и турбулентный режимы течения жид-ти.

Исследование режимов движения жид-ти провел англ.физик О.Рейнольдс в 1883г.

Установка Рейнольдса.

К баку 1, заполненной исследуемой жид-тью, присоединена стеклянная труба 7 с краном 8 для регулирования скорости течения. Над баком установлен сосуд 4 с краской, от нег отходит стекл.трубка 6 с регулир-м винтом 5. Конец тонкой трубки входит в стеклянную тр.7. Для пополнения бака жид-тью служит труба 2 с винтелем 3. Опыт: емкости заполняют исследуемой и окрашенной жид-тью, затем постепенно открываются краны 8, 5, 3. В начале устан-ся замедленный режим.

При небольших скоростях течения жид-ти в тр.7 окрашенная жид-ть движется в виде отчетливо выраж-й тонкой струйки не смешиваясь с потоком неокраш-й воды. При увеличении скорости потока в тр.7 окрашенная струйка начинает совершать волнообразные движения, а потом разрывается и перемешивается с исследуемой жид-тью.

В первом случае – ламинарный режим движения жид-ти (от лат. «лента, полоска»). Он наблюдается в кровеносных сосудах, а также при движении по трубам очень вязких жид-тей (нефти, мазута и т.д.).

Второй вид движения – турбулентный – отличается неупорядоченным движением элементов жид-ти и проявляется при больших скоростях.

Обобщив рез-ты, Рейнольдс пришел к выводу, что хар-р движения жид-ти зависит от средней скорости жид-ти V, диаметра трубопровода d, плотности жид-ти ρ, и ее вязкости μ, при этом, чем больше размеры поперечного сечения потока и плотность, и чем меньше ее вязкость, тем быстрее при увеличении скорости движения жид-ть переходит от ламинарного движения к турбулентному. Скорость при которой происходит смена режима движения наз-ся критической.

Для характеристики режима движения жид-ти был введен более объективный показатель, нежели критическая скорость-названный критерием или числом Рейнольдса (Re).

Re = V d ρ/ μ= V d/ню, где ню= ρ/ μ – коэф-т кинематич.вязкости. Миним.значение числа Рейнольдса, соответ-е переходу режима от ламинарного к турбулентному было установлено немец.ученым Шиллером и наз-ся критическим числом:

Re кр = 2320.

Считается, что при Re < 2320 – ламинарный режим, а

При Re > 2320 – турбулентный.