Тәжірибе көрсеткендей, сұйықтар мен газдар ағынының екі режимі мүмкін: ламинарлы және турбулентті.
Ламинар - бұл сұйықтық бөлшектері араласпайтын және жылдамдықтар мен қысымдардың пульсациясы жоқ күрделі ағын. Тұрақты көлденең қиманың түзу құбырындағы сұйықтың ламинарлы қозғалысы кезінде барлық ағын сызықтары құбырлар осіне параллель бағытталған, сұйықтықтың көлденең қозғалысы болмайды. Дегенмен, ламинарлы қозғалысты иірімсіз деп санауға болмайды, өйткені онда көзге көрінетін құйындар болмаса да, ілгерілемелі қозғалыспен бір мезгілде жекелеген сұйық бөлшектерінің белгілі бір бұрыштық жылдамдықтары бар лездік орталықтарының айналасында реттелген айналмалы қозғалысы болады.
Турбулентті ағын – сұйықтықтың қарқынды араласуымен және жылдамдықтар мен қысымдардың пульсациясымен жүретін ағын. Турбулентті ағында сұйықтықтың негізгі бойлық қозғалысымен бірге көлденең қозғалыстар мен сұйықтықтың жеке көлемдерінің айналмалы қозғалысы орын алады.
Ағын режимінің өзгеруі V жылдамдығы, d диаметрі және υ тұтқырлығы арасындағы белгілі қатынаста болады. Бұл үш фактор R e = V d /υ өлшемсіз Рейнольдс критерийінің формуласына енгізілген, сондықтан құбырлардағы ағын режимін анықтайтын критерий R e саны болуы әбден заңды.
Ламинарлы қозғалыс турбулентті болатын Re саны критикалық Recr деп аталады.
Тәжірибе көрсеткендей, дөңгелек құбырлар үшін Recr = 2300, яғни Re кезінде< Reкр течение является ламинарным, а при Rе >Recr - турбулентті. Дәлірек айтсақ, құбырлардағы толық дамыған турбулентті ағын тек Re = 4000 кезінде белгіленеді, ал Re = 2300 - 4000 кезінде өтпелі критикалық аймақ пайда болады.
Re cr жеткенде ағын режимінің өзгеруі бір ағынның тұрақтылығын жоғалтуымен, ал екіншісі тұрақтылықты алуымен байланысты.
Ламинарлық ағынды толығырақ қарастырайық.
Тұтқыр сұйықтық қозғалысының ең қарапайым түрлерінің бірі цилиндрлік құбырдағы ламинарлы қозғалыс, әсіресе оның ерекше жағдайы тұрақты күйдегі бірқалыпты қозғалыс болып табылады. Ламинарлық сұйықтық қозғалысы теориясы Ньютонның үйкеліс заңына негізделген. Қозғалатын сұйықтық қабаттары арасындағы бұл үйкеліс энергияны жоғалтудың жалғыз көзі болып табылады.
d = 2 r 0 болатын түзу құбырдағы сұйықтықтың белгіленген ламинарлы ағынын қарастырайық
Гравитацияның әсерін жою және осылайша қорытындыны жеңілдету үшін құбыр көлденең орналасқан деп есептейік.
1-1 секциядағы қысым P 1 және 2-2 қимадағы қысым P 2-ге тең болсын.
Тұрақты құбыр диаметріне байланысты V = const, £ = const, онда таңдалған учаскелер үшін Бернулли теңдеуі келесі пішінді алады:
Демек, бөлімдерде орнатылған пьезометрлер осылай көрсетеді.
Сұйықтық ағынындағы цилиндрлік көлемді таңдайық.
Таңдалған сұйықтық көлемінің бірқалыпты қозғалысының теңдеуін, яғни көлемге әсер ететін күштер қосындысының 0 теңдігін жазайық.
Бұдан шығатыны, құбырдың көлденең қимасындағы тангенциалды кернеулер радиусқа байланысты сызықты түрде өзгереді.
Егер Ньютон заңы бойынша ығысу кернеуін t өрнектесек, бізде болады
Минус таңбасы тірек r бағытының (осьтен қабырғаға) y сілтеме бағытына (қабырғадан) қарама-қарсы болуына байланысты.
Ал t мәнін алдыңғы теңдеуге ауыстырсақ, аламыз
Осы жерден біз жылдамдық өсімін табамыз.
Интеграцияны орындағаннан кейін біз аламыз:
r = r 0 шартынан интегралдау константасын табамыз; V=0
Радиусы r шеңбердегі жылдамдық тең
Бұл өрнек ламинарлы ағындағы дөңгелек құбырдың көлденең қимасы бойынша жылдамдықтың таралу заңы болып табылады. Жылдамдық диаграммасын бейнелейтін қисық екінші дәрежелі парабола болып табылады. r = 0 кезінде қиманың центрінде болатын максималды жылдамдық
Ағын жылдамдығын есептеу үшін алынған жылдамдықтың таралу заңын қолданайық.
dS ауданын радиусы r және ені dr сақина түрінде алған жөн.
Содан кейін 
Бүкіл көлденең қима ауданы бойынша интегралданғаннан кейін, яғни r = 0-ден r = r 0-ге дейін
Қарсылық заңын алу үшін өрнектейміз; (алдыңғы ағын формуласы арқылы)
(
μ=υρ r 0 = d/2 γ = ρg. Сонда біз Пуаре заңын аламыз;
Сұйықтықтың жеке ағындары бір-біріне және ағын осіне параллель қозғалатын төмен жылдамдықта байқалатын сұйықтықтың қозғалысы ламинарлы сұйықтық қозғалысы деп аталады.
Тәжірибелердегі ламинарлы қозғалыс режимі
Сұйықтық қозғалысының ламинарлы режимі туралы өте нақты түсінікті Рейнольдс тәжірибесінен алуға болады. Егжей-тегжейлі сипаттама.
Сұйықтық резервуардан мөлдір құбыр арқылы ағып, кран арқылы ағызу құбырына өтеді. Осылайша, сұйықтық белгілі бір шағын және тұрақты ағын жылдамдығымен ағады.
Құбырға кіре берісте жұқа түтік бар, ол арқылы түсті орта ағынның орталық бөлігіне енеді.
Бояу төмен жылдамдықпен қозғалатын сұйықтық ағынына енгенде, қызыл бояу біркелкі ағынмен қозғалады. Бұл тәжірибеден сұйықтықтың араласусыз және құйынды түзілмей, қатпарлы түрде ағуы туралы қорытынды жасауға болады.
Сұйықтық ағынының бұл режимі әдетте ламинарлы деп аталады.
Құбыр осі көлденең болатын жағдайлармен шектеліп, дөңгелек құбырлардағы біркелкі қозғалыспен ламинарлы режимнің негізгі заңдарын қарастырайық.
Бұл жағдайда біз қазірдің өзінде қалыптасқан ағынды қарастырамыз, яғни. секциядағы ағын, оның басы құбырдың кіріс бөлігінен ағын учаскесі бойынша жылдамдықты бөлудің соңғы тұрақты түрін қамтамасыз ететін қашықтықта орналасқан.
Ламинарлық ағын режимінің қабаттық (ағынды) сипатқа ие екендігін және бөлшектердің араласуынсыз болатынын ескере отырып, ламинарлы ағында тек құбыр осіне параллель жылдамдықтар болады, ал көлденең жылдамдықтар болмайды деп есептеу керек.
Бұл жағдайда қозғалатын сұйықтық құбырдың осіне параллель және бірінің ішінде бірінің ішінде әр түрлі жылдамдықпен қозғалатын, қабырғалардан келесі бағытта ұлғаятын шексіз жұқа цилиндрлік қабаттардың шексіз көп санына бөлінген сияқты деп елестетуге болады. құбырдың осі.
Бұл жағдайда адгезия әсеріне байланысты қабырғалармен тікелей жанасатын қабаттағы жылдамдық нөлге тең болады және құбырдың осі бойымен қозғалатын қабатта өзінің максималды мәніне жетеді.
Ламинарлық ағын формуласы
Қабылданған қозғалыс схемасы және жоғарыда енгізілген болжамдар ламинарлы режимде ағынның көлденең қимасында жылдамдықтың таралу заңын теориялық тұрғыда орнатуға мүмкіндік береді.
Ол үшін келесі әрекеттерді орындаймыз. Құбырдың ішкі радиусын r арқылы белгілейік және оның О қимасының центріндегі координаталар басын таңдайық, х осін құбыр осі бойына, ал z осін вертикаль бағыттайық.
Енді белгілі бір радиусы y және ұзындығы L цилиндр түріндегі құбыр ішіндегі сұйықтық көлемін таңдап алып, оған Бернулли теңдеуін қолданайық. Өйткені құбырдың көлденең осіне байланысты z1=z2=0, онда
мұндағы R – таңдалған цилиндрлік көлем қимасының гидравликалық радиусы = y/2
τ – бірлік үйкеліс күші = - μ * dυ/dy
R және τ мәндерін бастапқы теңдеуге ауыстыру арқылы аламыз
y координатының әртүрлі мәндерін көрсету арқылы бөлімнің кез келген нүктесіндегі жылдамдықтарды есептеуге болады. Максималды жылдамдық анық y = 0 болады, яғни. құбырдың осінде.
Бұл теңдеуді графикалық түрде көрсету үшін сұйықтық ағыны бойымен бағытталған кесінділер түрінде қандай да бір ерікті АА түзу сызығынан жылдамдықты белгілі бір масштабта сызып, кесінділердің ұштарын тегіс қисық сызықпен қосу керек.
Алынған қисық ағынның көлденең қимасындағы жылдамдықтың таралу қисығын көрсетеді.
Көлденең қимадағы үйкеліс күшінің τ өзгеру графигі мүлде басқаша көрінеді. Сонымен, цилиндрлік құбырдағы ламинарлы режимде ағынның көлденең қимасындағы жылдамдықтар параболалық заң бойынша, ал тангенциалдық кернеулер сызықтық заң бойынша өзгереді.
Алынған нәтижелер толығымен дамыған ламинарлы ағыны бар құбыр учаскелері үшін жарамды. Шындығында құбырда ламинарлы режимге сәйкес келетін жылдамдықтың параболалық таралу заңы орнатылмай тұрып, құбырға түсетін сұйықтық кіріс бөлігінен белгілі бір учаскеден өтуі керек.
Құбырдағы ламинарлы режимнің дамуы
Құбырдағы ламинарлы режимнің дамуын былай елестетуге болады. Мысалы, сұйықтық үлкен резервуардан құбырға түссін, оның кіріс тесігінің шеттері жақсы дөңгелектенеді.
Бұл жағдайда сұйықтықтың адгезиясына байланысты өте жұқа қабырғалық қабат (қабырғалардың жанындағы қабат) деп аталатынды қоспағанда, кіріс көлденең қимасының барлық нүктелеріндегі жылдамдықтар дерлік бірдей болады. қабырғаларға жылдамдықтың кенеттен нөлге дейін төмендеуі орын алады. Сондықтан кіріс бөлігіндегі жылдамдық қисығын түзу кесінді түрінде өте дәл көрсетуге болады.
Кіре берістен алыстаған сайын қабырғаларға жақын үйкеліс әсерінен шекаралық қабатқа жақын жатқан сұйықтық қабаттары баяулай бастайды, бұл қабаттың қалыңдығы бірте-бірте артады, ал ондағы қозғалыс, керісінше, баяулайды.
Ағынның әлі үйкеліспен ұсталмаған орталық бөлігі (ағынның өзегі) барлық қабаттар үшін шамамен бірдей жылдамдықпен біртұтас қозғалысты жалғастырады, ал қабырғаға жақын қабаттағы қозғалыстың баяулауы сөзсіз ядродағы жылдамдықтың жоғарылауы.
Осылайша, құбырдың ортасында, өзекте ағынның жылдамдығы барлық уақытта артады, ал қабырғалардың жанында, өсіп келе жатқан шекаралық қабатта ол төмендейді. Бұл шекаралық қабат ағынның барлық қимасын жауып, өзек нөлге дейін төмендегенше орын алады. Бұл кезде ағынның қалыптасуы аяқталады және жылдамдық қисығы ламинарлы режим үшін әдеттегі параболалық пішінді алады.
Ламинардан турбулентті ағынға көшу
Белгілі бір жағдайларда ламинарлы сұйықтық ағыны турбулентті болуы мүмкін. Ағынның жылдамдығы артқан сайын ағынның қабаттық құрылымы ыдырай бастайды, толқындар мен құйындылар пайда болады, олардың ағында таралуы бұзылудың күшеюін көрсетеді.
Бірте-бірте құйындылардың саны көбейе бастайды және ағын бір-бірімен араласатын көптеген кішігірім ағындарға бөлінгенше артады.
Мұндай шағын ағындардың ретсіз қозғалысы ламинарлы ағыннан турбулентті ағынға өтудің басталуын болжайды. Жылдамдық артқан сайын ламинарлы ағын тұрақтылығын жоғалтады және бұрын тек шамалы ауытқуларды тудырған кез келген кездейсоқ ұсақ бұзылулар тез дами бастайды.
Ламинарлық ағын туралы бейне
Күнделікті өмірде бір ағын режимінен екіншісіне өтуді түтін ағыны мысалында байқауға болады. Алдымен бөлшектер уақыт бойынша өзгермейтін траекториялар бойымен параллель дерлік қозғалады. Түтін іс жүзінде қозғалыссыз. Уақыт өте келе кейбір жерлерде кенеттен үлкен құйындар пайда болып, хаотикалық траекториялар бойымен қозғалады. Бұл құйындылар кішігірімдерге, олар одан да кішілерге және т.б. Ақыр соңында, түтін іс жүзінде қоршаған ауамен араласады.
Қарсылық және мағына заңдарының анықтамасы
Ламинардағы критикалық Рейнольдс саны
Және турбулентті сұйықтық ағынының режимдері
Жұмыстың мақсаты мен мазмұны
Құбырлардағы сұйықтық ағынының режимдерін зерттеңіз, Рейнольдстың критикалық санын және құбыр арқылы сұйықтық қозғалысына қарсылық сипаттамаларын анықтаңыз.
2.2 Қысқаша теориялық ақпарат
Ағын режимдерінің түрлері
Нақты сұйықтық ағынында, көптеген тәжірибелер көрсеткендей, әртүрлі сұйықтық ағындары мүмкін.
1. Ламинарлық(қабатты) ағын, онда сұйық бөлшектер араласпай өз қабаттарында қозғалады. Бұл жағдайда қабат ішіндегі бөлшектердің өздері жылдамдық градиентіне байланысты айналмалы қозғалысқа ие болады (2.1-сурет).
2.1-сурет
Сұйықтық ағынының жылдамдығы артқан сайын, жылдамдық Вұлғаяды, сәйкесінше жылдамдық градиенті. Бөлшектердің айналу қозғалысы артады, ал қабырғадан қашықтағы қабаттың жылдамдығы одан да жоғарылайды (2.2-сурет), ал қабырғаға жақын қабаттардың жылдамдығы одан да төмендейді.
2.2-сурет
Тиісінше, қабырғаға жақын қабаттарда гидромеханикалық қысым жоғарылайды (Бернулли теңдеуі бойынша). Қысым айырмашылығының әсерінен айналмалы бөлшек ядроның қалыңдығына араласады (2.3-сурет), сұйықтық ағынының екінші режимін құрайды - турбулентті ағын.
2.3-сурет
2. Турбулентті ағынсұйықтық сұйықтықтың қарқынды араласуымен және жылдамдықтар мен қысымдардың пульсациясымен бірге жүреді (2.4-сурет).
2.4-сурет
Неміс ғалымы О.Рейнольдс 1883 жылы сұйықтың ламинарлық ағынынан турбулентті ағынға өтуі сұйықтықтың тұтқырлығына, оның жылдамдығына және құбырдың өзіне тән өлшеміне (диаметріне) байланысты екенін дәлелдеді.
Критикалық жылдамдық, бұл кезде ламинарлы ағын турбулентті болады, мынаған тең:
,
Қайда Қ– әмбебап пропорционалдық коэффициенті (ол барлық сұйықтықтар мен құбыр диаметрлері үшін бірдей); г– құбырдың диаметрі.
Бұл өлшемсіз коэффициент деп аталды критикалық Рейнольдс саны:
. (2.1)
Тәжірибе көрсеткендей, сұйықтықтар үшін 
. Саны анық Reқұбырлардағы сұйықтық ағынының режимін бағалау үшін критерий ретінде қызмет ете алады, сондықтан
сағ 
ламинарлы ағын,
сағ 
ағыны турбулентті.
Іс жүзінде ламинарлыағын тұтқыр сұйықтықтардың ағуы кезінде (ұшақтың гидравликалық және май жүйелерінде) байқалады. Турбуленттіағын сумен жабдықтау және отын (керосин, бензин, спирт) жүйелерінде байқалады.
Гидравликалық жүйелерде сұйықтық ағынының басқа түрі бар - кавитация ағынының режимі. Бұл сұйықтықтың агрегация күйінің өзгеруіне байланысты қозғалысы (газға айналуы, еріген ауа мен газдардың бөлінуі). Бұл құбылыс жергілікті болған кезде пайда болады статикалыққысым қаныққан сұйық будың серпімді қысымына дейін төмендейді, яғни қашан 
(2.5-сурет)
2.5-сурет
Бұл жағдайда ағынның осы нүктесінде қарқынды булану және ауа мен газдарды шығару басталады. Ағында газ қуыстары («cavitas» – қуыс) түзіледі. Бұл сұйықтық ағыны деп аталады кавитация. Кавитация- қауіпті құбылыс, өйткені, біріншіден, бұл сұйықтық ағынының күрт төмендеуіне әкеледі (және, демек, отын жүйесіндегі кавитация кезінде қозғалтқыштың мүмкін өшірілуіне), екіншіден, сорғы қалақтарына әсер ететін газ көпіршіктері , оларды жойыңыз.
Жанармай жүйелері резервуарлардағы немесе жүйедегі қысымды күшейту сорғылары мен резервуардағы қысым жүйесін пайдалану арқылы кавитациямен күреседі. Бұл құбылысты ұшақтардың гидравликалық жүйелерін (әсіресе отын) жобалау және салу кезінде ескеру қажет. Өйткені, бұл жүйелер бірқатар себептер бойынша атмосфераға (желдету жүйесі) қосылған. Биіктіктің жоғарылауымен жүйе резервуарларының бетіндегі қысым төмендейді, сондықтан құбырлардағы статикалық қысым төмендейді. Жергілікті кедергілердегі қысымның жоғалуымен және құбырлардағы жоғары ағындардағы статикалық қысымның төмендеуімен бірге кавитациялық қысымның қаупі бар.
Ламинарлық сұйықтық ағыны теориясының негіздері
Құбырларда
Ламинарлық ағын - бұл қатаң реттелген қабатты ағын және Ньютонның үйкеліс заңына бағынады:
(2.2)
Көлденең орналасқан (2.6-сурет) дөңгелек түзу құбырдағы сұйықтың тұрақты ламинарлы ағынын қарастырайық. 
). Құбыр цилиндрлік болғандықтан, содан кейін 
және бұл жағдайда Бернулли теңдеуі келесідей болады:
. (2.4)
Сұйықтықтан (2.6-сурет) радиусы бар сұйықтық көлемін таңдап алайық rжәне ұзындығы л. Бөлінген көлемге әсер ететін қысым мен үйкеліс күштерінің қосындысы нөлге тең болса, жылдамдықтың тұрақтылығы қамтамасыз етілетіні анық.
. (2.5)
Құбырдың көлденең қимасындағы тангенциалды кернеулер радиусқа пропорционалды сызықты өзгереді (2.6-сурет).
2.6-сурет
(2.4) мен (2.5) теңестірсек, мынаны аламыз:
,
немесе, біріктіру r= 0 дейін r = r 0, дөңгелек құбырдың көлденең қимасы бойынша жылдамдықтың таралу заңын аламыз:
. (2.6)
Сұйықтық ағыныретінде анықталады dQ = VdS. Соңғы өрнектің орнына (2.6) және оны ескере отырып dS = 2prdr, интеграциядан кейін біз аламыз:
. (2.7)
Демек, ламинарлық ағындағы сұйықтық ағынының жылдамдығы төртінші дәрежеге дейінгі құбырдың радиусына пропорционал.
. (2.8)
(2.6) мен (2.8) салыстыра отырып, біз мынаны аламыз
. (2.9)
Үйкеліс әсерінен қысымның жоғалуын анықтау үшін – , (2.7)-ден анықтаймыз:
. (2.10)
Демек,
(2.11)
немесе ауыстыру марқылы nrЖәне gарқылы qr, аламыз
(2.12)
Осылайша, дөңгелек құбырдағы ламинарлы ағынмен үйкеліс салық шығындары сұйықтық ағынының жылдамдығы мен тұтқырлығына пропорционалды және құбыр диаметрінің төртінші дәрежесіне кері пропорционалды. Құбырдың диаметрі неғұрлым аз болса, соғұрлым үйкеліс күші жоғалады.
Бұрын біз гидравликалық кедергіден болатын шығындар әрқашан сұйықтық жылдамдығының квадратына пропорционалды деп келістік. Мұндай тәуелділікті алу үшін сәйкесінше (2.12) өрнекті түрлендіреміз, мұны ескереміз
, А.
Тиісті түрлендірулерден кейін біз аламыз:
, (2.13)
ЛАМИНАРЛЫҚ АҒЫС(латын тілінен lamina - пластинка) - сұйықтықтың іргелес қабаттары арасында араласудың болмауымен сипатталатын тұтқыр сұйықтықтың (немесе газдың) реттелген ағын режимі. Тұрақты, яғни кездейсоқ бұзылулармен бұзылмаған L. t өлшемсіз мәніне байланыстыРейнольдс саны Re . Ағынның әрбір түрі үшін мұндай сан барР e Kr, шақырылды төмен критикалық Рейнольдс саны, ол кез келген үшін
тұтқыр сұйықтықтың қозғалысы. Бұл теңдеулердің нақты шешімдерін бірнеше ерекше жағдайларда ғана алуға болады және әдетте нақты есептерді шешу кезінде сол немесе басқа жуық әдістер қолданылады. . Ағынның әрбір түрі үшін мұндай сан барСызықтық қозғалыстың ерекшеліктері туралы түсінік дөңгелек цилиндрлік қозғалыстың жақсы зерттелген жағдайымен беріледі. құбыр Осы ток үшін e Kr 2200, мұнда
(
Қайта= г- сұйықтықтың орташа жылдамдығы;
- құбыр диаметрі,
- кинематикалық коэффициент тұтқырлық, - динамикалық коэффициент тұтқырлық, - сұйықтықтың тығыздығы). Осылайша, іс жүзінде тұрақты лазер ағыны жеткілікті тұтқыр сұйықтықтың салыстырмалы түрде баяу ағынымен немесе өте жұқа (капиллярлық) түтіктерде болуы мүмкін. Мысалы, су үшін (= 10 -6 м 2 / с 20 ° C) тұрақты L. t = 1 м / с диаметрі 2,2 мм-ден аспайтын құбырларда ғана мүмкін. r 2 /Шексіз ұзын құбырдағы LP кезінде құбырдың кез келген бөлігіндегі жылдамдық заңға сәйкес өзгереді -(1 - -А Шексіз ұзын құбырдағы LP кезінде құбырдың кез келген бөлігіндегі жылдамдық заңға сәйкес өзгереді -(1 - - 2), қайда r- құбыр радиусы, Шексіз ұзын құбырдағы LP кезінде құбырдың кез келген бөлігіндегі жылдамдық заңға сәйкес өзгереді -(1 - -- осьтен қашықтық, - ағынның осьтік (сандық максимум) жылдамдығы; сәйкес парабола. жылдамдық профилі суретте көрсетілген. 2 
. Үйкеліс кернеуі радиус бойымен сызықтық заңға сәйкес өзгереді, мұнда = - құбыр қабырғасындағы үйкеліс кернеуі. Бірқалыпты қозғалыстағы құбырдағы тұтқыр үйкеліс күштерін жеңу үшін әдетте теңдікпен өрнектелетін бойлық қысымның төмендеуі болуы керек. P 1 -PЖәне Қайдаб 1 лб 2 - қысым кн. қашықтықта орналасқан екі көлденең қима. Ақырғы ұзындықтағы құбырларда сипатталған L. t дереу орнатылмайды және құбырдың басында деп аталады. жылдамдық профилі бірте-бірте параболалық түрге айналатын кіру бөлімі. Кіріс бөлігінің шамамен ұзындығы
Құбырдың көлденең қимасы бойынша жылдамдықтың таралуы: Шексіз ұзын құбырдағы LP кезінде құбырдың кез келген бөлігіндегі жылдамдық заңға сәйкес өзгереді -(1 - -- ламинарлы ағынмен; б- турбулентті ағында.
Ағын турбулентті болған кезде ағынның құрылымы мен жылдамдығының профилі айтарлықтай өзгереді (Cурет 1). 6
) және қарсылық заңы, яғни тәуелділік Re(см. Гидродинамикалық кедергі).
Құбырлардан басқа, майлау мойынтіректердегі майлау қабатында, тұтқырлығы төмен сұйықтықтың айналасында ағып жатқан денелердің бетіне жақын жерде жүреді (суретті қараңыз). Шекаралық қабат), өте тұтқыр сұйықтық кішкентай денелердің айналасында баяу ағып жатқанда (атап айтқанда, қараңыз. Стокс формуласы). Лазер теориясының теориясы сонымен қатар вискозиметрияда, қозғалатын тұтқыр сұйықтықтағы жылу алмасуды зерттеуде, сұйық ортадағы тамшылар мен көпіршіктердің қозғалысын зерттеуде, сұйықтың жұқа қабықшаларындағы ағындарды қарастыруда және физика мен физика ғылымының басқа да бірқатар мәселелерін шешуде. химия.
Лит.:Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., Үздіксіз ортаның механикасы, 2-ші басылым, М., 1954; Лоицнский Л.Г., Сұйық және газ механикасы, 6-шы басылым, М., 1987; Тарг С.М., Ламинарлық ағындар теориясының негізгі мәселелері, М.-Л., 1951; Слезкин Н.А., Тұтқыр сығылмайтын сұйықтықтың динамикасы, М., 1955, т. 4 - 11. С.М. Тарг.
Ламинарлық ағынды фотосурет
Ламинарлық ағын- сұйықтықтың немесе газдың араластырусыз тыныш ағыны. Сұйық немесе газ бір-бірінен сырғып өтетін қабаттарда қозғалады. Қабаттардың қозғалу жылдамдығы артқан сайын немесе сұйықтықтың тұтқырлығы азайған сайын ламинарлы ағын турбулентті ағынға айналады. Әрбір сұйықтық немесе газ үшін бұл нүкте Рейнольдс санының белгілі бір мәнінде орын алады.
Сипаттама
Ламинарлы ағындар не өте тұтқыр сұйықтықтарда, не жеткілікті төмен жылдамдықта болатын ағындарда, сондай-ақ сұйықтың ұсақ денелердің айналасында баяу ағуында байқалады. Атап айтқанда, ламинарлы ағындар тар (капиллярлық) түтіктерде, мойынтіректерде майлау қабатында, денелердің айналасында сұйық немесе газ ағып жатқанда олардың бетіне жақын пайда болатын жұқа шекаралық қабатта және т.б. Берілген сұйықтықтың қозғалысы, ламинарлы ағын бір сәтте ретсіз турбулентті ағынға айналуы мүмкін. Бұл жағдайда қозғалысқа қарсылық күші күрт өзгереді. Сұйықтық ағынының режимі Рейнольдс саны деп аталатын санмен сипатталады (Қайта).
Мән болған кезде Re белгілі бір критикалық саннан аз Re kp, ламинарлы сұйықтық ағындары пайда болады; егер Re > Re kp болса, ағын режимі турбулентті болуы мүмкін. Re cr мәні қарастырылатын ағын түріне байланысты. Осылайша, дөңгелек құбырлардағы ағын үшін Re cr ≈ 2200 (егер сипаттамалық жылдамдық көлденең қима бойынша орташа жылдамдық деп есептелсе, ал сипаттамалық өлшем құбырдың диаметрі болса). Сондықтан, Re kp< 2200 течение жидкости в трубе будет ламинарным.
Жылдамдықты бөлу
Орташа жылдамдық профилі:
а – ламинарлы ағын
b – турбулентті ағын
Шексіз ұзын құбырдағы ламинарлы ағынмен құбырдың кез келген бөлігіндегі жылдамдық V-V 0 заңына сәйкес өзгереді ( 1 - r 2 /a 2 ), Қайда Шексіз ұзын құбырдағы LP кезінде құбырдың кез келген бөлігіндегі жылдамдық заңға сәйкес өзгереді -(1 - - - құбыр радиусы, r - осьтен қашықтық, V 0 = 2В орташа - ағынның осьтік (сандық максималды) жылдамдығы; сәйкес параболалық жылдамдық профилі суретте көрсетілген. А.
Үйкеліс кернеуі сызықтық заңға сәйкес радиус бойымен өзгереді τ=τ w r/a Қайда τ w = 4μVav/a - құбыр қабырғасындағы үйкеліс кернеуі.
Бірқалыпты қозғалыстағы құбырдағы тұтқыр үйкеліс күштерін жеңу үшін әдетте теңдікпен өрнектелетін бойлық қысымның төмендеуі болуы керек. P1-P2 = λ(l/d)ρV орташа 2 /2 Қайда P1 Және P2 - Ph.D. қашықтықта орналасқан екі көлденең қима л бір-бірінен λ - коэффициент қарсылыққа байланысты Re ламинарлы ағын үшін λ = 64/Re .