Két mód a mozgást - studopediya
Alatt igazi folyadék jellemzi a különböző mozgási módokat, hogy tudja mozgatni az egyik a másikra bizonyos feltételek mellett. Kísérleti vizsgálatok azt mutatják, hidraulikai ellenállás, hogy a nyomásveszteség (energiaveszteség) függ az aktuális áramlását a vezetési üzemmódba.
A létezés két alapvetően különböző módok a mozgás a folyadék volt megfigyelhető Hagen 1839-ben 1854 1880 D. I. Mengyelejev is kifejtette, hogy két módja van a mozgás a folyadék miatt a különbség az ellenállás törvények a mozgás. Később, angol fizikus O. Reynolds, majd a professzor a Szentpétervári Intézet Műszaki N. P. Petrov kísérletileg megerősítette a két mód.
A tanulmány minden lehetséges csepp folyadék áramlását a különböző fizikai tulajdonságai. Reynolds úgy találta, hogy a mozgás lamináris és turbulens.
„Lamináris” származik a latin szó lamina - réteg. Ez az úgynevezett lamináris rendszert, ahol a folyékony áramlás külön áramait vagy rétegek és az pályáira egyedi részecskék nem metszik egymást. A gyakorlatban, a lamináris rezsim fordul elő, ha a vezető nagy viszkozitású folyadékok (olaj, kenőolaj) mozgása során a víz a vékony csövek, a csövek kis áramlási sebességek.
„Viharos” származik a latin szó turbulentus - rendetlen. Nevezzük turbulens rendszer, amikor struychatost áramlási zavart, minden folyót keverednek, és a pálya mozgó részecskék válnak bonyolult alakú keresztezik egymást. A gyakorlatban legtöbbször van egy turbulens mozgás.
1883-ban Reynolds g. Ennek eredményeként a kísérleti vizsgálatok során azt találták, hogy a kritérium folyadék mozgás mód egy dimenzió nélküli mennyiség arányt a termék az átlagos áramlási sebesség v és a jellemző az esetben a lineáris mérete L folyadék kinematikai viszkozitás n :. Ez a kritérium az úgynevezett Reynolds-szám, és jelöljük Re. Így a Reynolds-szám az űrlap
Amikor a nyomás a folyadékáramlás kerek csövek jellemző lineáris mérete L rendszerint cső belső D átmérője, majd
és más esetekben - a hidraulikus sugara R
A fizikai értelemben vett Reynolds-szám, hogy arányát fejezi ki tehetetlenségi erők viszkozitás erők:
A túlsúlya viszkózus erők - réteges rendszer túlsúlyával a tehetetlenségi erő - turbulens rendszer.
Számos kísérleti vizsgálatok hidraulikai ellenállás azt mutatják, hogy kapcsolat van a hl = f (v) között, és a sebesség a folyadék mozgását.
Ha a kísérleti adatok függvényében logaritmikus koordinátáit (. 6. ábra), lehetőség van arra, hogy azonosítani három területen: lamináris (liniyaAB), turbulens (CD vonal) és instabil, között található pont B és C. B. és C. pontjában nevezzük kritikus, azaz, rámutat, ahol megváltozik az üzemmód. A B pont az úgynevezett alsó kritikus pont. A megfelelő sebességet ezeket a pontokat nevezzük kritikus sebesség. A B és C pontok harakternyo hogy sebességeknél kisebb vN.K. mindig van lamináris, és nagy sebességgel vV.K. - turbulens rendszer. Ha megváltoztatja a sebesség a kis és nagy lamináris rendszert lehet tartani addig a pontig, E. Ha a változás aránya a nagy a kicsi, a turbulens rendszer lehet tartani akár pont B.
Ábra. 4. Átmenet lamináris turbulens mozgást a folyadék
Az érték a Reynolds-szám megfelel az alsó kritikus pont a B a alsó kritikus Reynolds szám, és egyenlő az
A Reynolds-szám megfelelő felső kritikus C pont, az úgynevezett felső kritikus szám, és egyenlő az
A nyomás alatt álló áramlási a hengeres csövek alsó kritikus szám 956, azaz lamináris rendszer stabil, ha
Nyomásesés hosszában társított sebességfüggő, amely alábbi egyenlet fejezi ki
ahol hl - nyomásveszteség hossza mentén; a - együtthatót az arányosság v - átlagos áramlási sebesség; m - kitevő.
Logaritmusa egyenlet érhetünk lineáris összefüggés
Ha a pontok értékeinek megfelelő lg hl. LG V, ábrázoljuk, a kitevő értéke m van meghatározva TG szögben dönthető vonalak a lamináris és turbulens régióiban a vízszintes tengely (7.).
Módok folyadék mozgás vizuálisan lehet megfigyelni, a telepítéshez (ábra. 8), amely egy 1 tartály vízzel, egy üvegcső 2 egy csap 3 csúcsán, és a 4 tartály egy vizes festék oldatot, amely bevezetett vékony sugárban az üvegcső 2 nyitásakor daru 5.
Ha a 2 cső létre kis vízsebesség és az áramlás, hogy vezessenek be egy színezőanyagot, azt látjuk, hogy a festék nem keveredett a víz áramlását. Egy csepegtető festék jól látható mentén üvegcső, jelezve, hogy a réteges jellege folyadékáramlás, azaz lamináris rezsim (ábra. 8a).
Ábra. 6. Felszerelés kimutatására a mozgást módok
Miközben fokozatosan növelve a mozgási sebessége a csőben levő vizet mozgókép elején nem változik, de aztán egy bizonyos sebesség van egy gyors változás neki. Egy csepegtető festék elhagyásakor a cső rezeg, törik meg (6B.). Ezután homályos és összekeverjük a víz áramlását, az örvény képződést, és észrevehető rotációs mozgást. Ez lesz a turbulens mozgást (ábra. 6c).
1. Hogyan határozza meg a módot mozgást?
2. Mi a fizikai értelmében a Reynolds-szám?
3. Mutassuk meg, hogy a Reynolds-szám aránya a tehetetlenségi erő és a viszkózus erők.
4. Annak érdekében, hogy oldja meg minden problémát meg kell tudni, hogy a mód mozgást?
5. Hányszor Reynolds szám megváltozik, ha az átmérő változása 2-szer, és az áramlási sebesség és a hőmérséklet nem változik?
6. Hogyan lesz a Reynolds-szám, ha a folyadék hőmérséklete növekszik?
7. Lehetséges, hogy átmenet turbulens lamináris együtt nőtt a folyadék hőmérséklete?
8. Van-e lehetőség, hogy átmenet a lamináris áramlás turbulens alacsony hőmérsékleten?
9. Hogyan lehet megváltoztatni a folyadék áramlási sebessége, ha a lamináris mozgást bemegy egy viharos, és a folyadék hőmérséklete állandó marad?
10. Hogyan lehet megváltoztatni az áramlási sebesség, ha a turbulens folyadék lép be a lamináris és a folyadék hőmérséklete állandó marad?