Ламинарный поток против турбулентного потока
Гидродинамика является важной частью классической физики, и ее приложения простираются от ирригации до физиологии человека. Компания внесла значительный инженерный вклад в области аэрокосмической, морской, ирригационной, гидравлической и многих других дисциплин.
Поток жидкости варьируется от одного состояния к другому, и для простоты анализа поток подразделяется на различные режимы, где свойства жидкости, такие как скорость, давление, плотность и вязкость, характеризуют каждый режим. Турбулентный и ламинарный потоки являются двумя основными классами режимов течения.
Что такое ламинарный поток?
Когда частицы жидкости текут, не пересекая пути друг друга, и скорость частицы всегда касается пути частицы, говорят, что поток является обтекаемым. Когда возникает обтекаемый поток, слои частиц жидкости стремятся скользить по соседней частице, не мешая движению других, и это происходит в слоях или пластинах потока жидкости. Такой поток известен как ламинарный поток. Ламинарный поток или обтекаемый поток возникает, когда скорость жидкости относительно низкая.
При ламинарном течении слой, контактирующий с неподвижной поверхностью, имеет нулевую скорость, а в направлении, перпендикулярном поверхности, скорость слоев имеет тенденцию к увеличению. Кроме того, скорость, давление, плотность и другие гидродинамические свойства остаются неизменными в каждой точке пространства течения.
Число Рейнольдса является показателем того, насколько хорошо жидкость может подвергаться ламинарному течению. При малом числе Рейнольдса течение имеет тенденцию к ламинарному характеру, и силы вязкости являются преобладающей формой взаимодействия между слоями. Когда число Рейнольдса велико, течение имеет тенденцию к турбулентности, и силы инерции являются доминирующей формой взаимодействия между слоями.
Что такое турбулентный поток?
Когда свойства жидкости в потоке быстро изменяются со временем, т. е. когда изменения скорости, давления, плотности и других свойств потока показывают случайные и произвольные изменения, поток известен как турбулентный поток.
Поток жидкости в однородной цилиндрической трубе конечной длины, также известный как поток Пуазейля, будет иметь турбулентность в потоке, когда число Рейнольдса достигнет критического числа 2040. Однако, как правило, поток может явно не быть турбулентным, когда число Рейнольдса больше 10000.
Турбулентный поток характеризуется случайным характером, диффузионностью и завихренностью. Течение содержит водовороты, встречные течения и вихри.
В чем разница между ламинарным и турбулентным потоком?
• При ламинарном течении течение происходит при низких скоростях и низком числе Рейнольдса, а при турбулентном течении – при высоких скоростях и большом числе Рейнольдса.
• В ламинарном потоке путь линий жидкости является регулярным и обтекаемым, где нет бокового возмущения путей жидкости, и жидкость течет слоями. В турбулентном потоке картина течения нерегулярна и хаотична, возникают вихри, водовороты и поперечные течения.
• При ламинарном течении свойства жидкости в точке пространства остаются постоянными во времени, тогда как при турбулентном течении свойства жидкости в точке являются стохастическими.
