Physische Enzyklopädie. In 5 Bänden. - M.: Sowjetische Enzyklopädie. Chefredakteur A. M. Prochorow. 1988 .

Sehen Sie, was "LAMINAR FLOW" in anderen Wörterbüchern ist:

Moderne Enzyklopädie

laminare Strömung- (von lat. Lamina Platte, Band), eine geordnete Strömung einer Flüssigkeit oder eines Gases, bei der sich die Flüssigkeit (Gas) gleichsam in Schichten parallel zur Strömungsrichtung bewegt. Laminare Strömung wird beobachtet entweder bei Strömungen mit ... ... Illustriertes enzyklopädisches Wörterbuch

- (von lat. Blechstreifen), eine Strömung, in der sich eine Flüssigkeit (oder ein Gas) in Schichten bewegt, ohne sich zu vermischen. Die Existenz einer laminaren Strömung ist nur bis zu einem bestimmten, sog. kritisch, Reynoldszahl Recr. Mit re,… … Großes enzyklopädisches Wörterbuch

- (von lat. lamina plate, strip * a. laminar flow; n. Laminarstromung, laminare Stromung; f. ecoulement laminaire, courant laminaire; i. corriente laminar, torrente laminar) eine geordnete Strömung einer Flüssigkeit oder eines Gases, mit einer Flüssigkeit . .. ... Geologische Enzyklopädie

- (von lat. Lamina Platte, Streifen) ein viskoser Flüssigkeitsstrom, in dem sich die Teilchen des Mediums geordnet durch die Schichten bewegen und die Übertragung von Masse, Impuls und Energie zwischen den Schichten auf molekularer Ebene ablaufen. Ein typisches Beispiel für L. t. ... ... Enzyklopädie der Technik

LAMINARFLUSS, der stetige Fluss einer Flüssigkeit oder eines Gases ohne Bewegung. Die Flüssigkeit oder das Gas bewegt sich in Schichten, die gegeneinander gleiten. Wenn die Geschwindigkeit der Schichten zunimmt oder die Viskosität abnimmt... ... Wissenschaftliches und technisches Lexikon - die Bewegung einer viskosen Flüssigkeit (oder eines Gases), bei der sich die Flüssigkeit (oder das Gas) in getrennten parallelen Schichten ohne Turbulenz und Vermischung miteinander bewegt (im Gegensatz zu turbulent (siehe)). Dadurch haben diese Schichten (z. B. in einem Rohr) ... ... Große polytechnische Enzyklopädie

laminare Strömung- Ruhige, geordnete Bewegung von Wasser oder Luft, die sich parallel zur Strömungsrichtung bewegt, im Gegensatz zu turbulenter Strömung ... Geographisches Wörterbuch

laminare Strömung Flüssigkeit wird als geschichtete Strömung ohne Vermischung von Flüssigkeitspartikeln und ohne Pulsationen von Geschwindigkeit und Druck bezeichnet.

Das vom englischen Physiker J. Stokes aufgestellte Gesetz der Geschwindigkeitsverteilung über den Querschnitt eines runden Rohres in einer laminaren Bewegungsform hat die Form

,

wo
,

- Druckverlust über die Länge.

Beim
, d.h. auf der Rohrachse
,

.

Bei laminarer Bewegung hat das Geschwindigkeitsdiagramm entlang des Rohrquerschnitts die Form einer quadratischen Parabel.

Turbulenter Modus der Flüssigkeitsbewegung

turbulent wird eine Strömung genannt, die von einer intensiven Durchmischung der Flüssigkeit und Pulsationen von Geschwindigkeiten und Drücken begleitet wird.

Als Folge des Vorhandenseins von Wirbeln und der intensiven Vermischung von Fluidpartikeln an jedem Punkt der turbulenten Strömung zu einem gegebenen Zeitpunkt gibt es eine eigene augenblickliche lokale Geschwindigkeit in Wert und Richtung u, und die Flugbahn der Teilchen, die diesen Punkt passieren, hat eine andere Form (sie nehmen unterschiedliche Positionen im Raum ein und haben unterschiedliche Formen). Eine solche zeitliche Schwankung der momentanen lokalen Geschwindigkeit wird als Geschwindigkeitswelligkeit. Das gleiche passiert mit Druck. Daher ist eine turbulente Bewegung instationär.

Durchschnitt lokale Geschwindigkeit ū - fiktive Durchschnittsgeschwindigkeit an einem bestimmten Punkt der Strömung über einen ausreichend langen Zeitraum, der trotz erheblicher Schwankungen der Momentangeschwindigkeit praktisch konstant im Wert und parallel zur Strömungsachse bleibt

P Nach Prandtl besteht die turbulente Strömung aus zwei Bereichen: laminare Unterschicht und turbulenter Kern fließen, zwischen denen sich ein weiterer Bereich befindet - Übergangsschicht. Die Kombination einer laminaren Unterschicht und einer Übergangsschicht wird in der Hydrodynamik üblicherweise genannt Grenzschicht.

Die laminare Unterschicht, die sich direkt an den Rohrwänden befindet, hat eine sehr geringe Dicke. δ , die durch die Formel bestimmt werden kann

.

In der Übergangsschicht wird die laminare Strömung bereits durch die Querbewegung von Partikeln gestört, und je weiter der Punkt von der Rohrwand entfernt ist, desto höher ist die Intensität der Partikelmischung. Die Dicke dieser Schicht ist ebenfalls gering, aber es ist schwierig, ihre klare Grenze festzulegen.

Der Hauptteil des freien Querschnitts der Strömung wird vom Kern der Strömung eingenommen, in dem eine intensive Vermischung von Partikeln beobachtet wird, daher ist es dieser Kern, der die turbulente Bewegung der Strömung als Ganzes charakterisiert.

DAS KONZEPT VON HYDRAULISCH GLATTEN UND RAUEN ROHREN

P Die Oberfläche der Wände von Rohren, Kanälen und Böden hat die eine oder andere Rauheit. Bezeichnen wir die Höhe der Rauheitsvorsprünge mit dem Buchstaben Δ. Der Wert Δ wird aufgerufen absolute Rauheit, und sein Verhältnis zum Rohrdurchmesser (Δ/d) - relative Rauheit; wird der Kehrwert der relativen Rauhigkeit genannt relative Glätte(d/Δ).

Je nach Verhältnis der Dicke der laminaren Unterschicht δ und Höhen von Rauheitsvorsprüngen Δ unterscheiden hydraulisch glatt und Rau Rohre. Wenn die laminare Unterschicht alle Vorsprünge an den Rohrwänden vollständig bedeckt, d.h. δ > Δ gelten die Rohre als hydraulisch glatt. Bei δ<Δ трубы считаются гидравлически шероховатыми. Так как значение δ зависит от Re, то одна и та же труба может быть в одних и тех же условиях гидравлически гладкой (при малых Re), а в других – шероховатой (при больших Re).

Vortrag Nr. 9

HYDRAULIKVERLUST

ALLGEMEINE INFORMATIONEN.

Wenn sich die Strömung eines realen Fluids bewegt, treten Druckverluste auf, da ein Teil der spezifischen Energie der Strömung für die Überwindung verschiedener hydraulischer Widerstände aufgewendet wird. Quantifizierung des Druckverlusts h P ist eines der wichtigsten Probleme der Hydrodynamik, ohne das die praktische Anwendung der Bernoulli-Gleichung nicht möglich ist:

wo α – kinetischer Energiekoeffizient gleich 1,13 für turbulente Strömung und 2 für laminare Strömung; v- durchschnittliche Durchflussrate; h- eine Abnahme der spezifischen mechanischen Energie der Strömung im Bereich zwischen den Abschnitten 1 und 2, die durch innere Reibungskräfte auftritt.

Verlust an spezifischer Energie (Druck) oder, wie sie oft genannt werden, hydraulische Verluste, hängen von Form, Größe des Kanals, Strömungsgeschwindigkeit und Viskosität der Flüssigkeit und manchmal vom absoluten Druck darin ab. Obwohl die Viskosität einer Flüssigkeit die Hauptursache aller hydraulischen Verluste ist, hat sie nicht immer einen signifikanten Einfluss auf deren Größe.

Wie Experimente zeigen, sind hydraulische Verluste in vielen, aber nicht in allen Fällen ungefähr proportional zur zweiten Potenz des Flüssigkeitsdurchflusses. Daher wird in der Hydraulik die folgende allgemeine Methode zum Ausdrücken der hydraulischen Verluste der Gesamtförderhöhe in linearen Einheiten verwendet:

,

oder in Druckeinheiten

.

Ein solcher Ausdruck ist insofern bequem, als er den dimensionslosen Proportionalitätskoeffizienten enthält ζ namens Verlustfaktor, oder Widerstandskoeffizient, dessen Wert für einen gegebenen Kanal in erster grober Näherung konstant ist.

Verlustrate ζ, somit gibt es ein Verhältnis des verlorenen Drucks zum Geschwindigkeitsdruck.

Hydraulische Verluste werden üblicherweise in lokale Verluste und Reibungsverluste entlang der Länge unterteilt.

M natürliche Verluste Energie sind auf den sogenannten lokalen hydraulischen Widerstand zurückzuführen, d.h. lokale Änderungen in Form und Größe des Kanals, die eine Verformung der Strömung verursachen. Wenn eine Flüssigkeit durch lokale Widerstände fließt, ändert sich ihre Geschwindigkeit und es entstehen normalerweise große Wirbel. Letztere bilden sich hinter der Ablösestelle der Strömung von den Wänden und stellen Bereiche dar, in denen sich Fluidteilchen hauptsächlich entlang geschlossener Kurven oder in ihrer Nähe bewegen.

Lokale Druckverluste werden nach der Weisbach-Formel wie folgt bestimmt:

,

oder in Druckeinheiten

,

wo v ist die durchschnittliche Querschnittsgeschwindigkeit in dem Rohr, in dem dieser lokale Widerstand installiert ist.

Wenn sich der Durchmesser des Rohrs und folglich die darin enthaltene Geschwindigkeit über die Länge ändern, ist es bequemer, die größere der Geschwindigkeiten als Konstruktionsgeschwindigkeit zu nehmen, d.h. derjenige, der dem kleineren Durchmesser des Rohres entspricht.

Jeder lokale Widerstand ist durch seinen eigenen Wert des Widerstandskoeffizienten gekennzeichnet ζ , die in vielen Fällen für eine gegebene Form des lokalen Widerstands ungefähr als konstant angesehen werden kann.

Reibungsverlustüber die Länge sind dies Energieverluste, die in geraden Rohren mit konstantem Querschnitt in reiner Form auftreten, d.h. bei gleichmäßiger Strömung und nehmen proportional zur Rohrlänge zu. Die betrachteten Verluste sind auf das Innere der Flüssigkeit zurückzuführen und treten daher nicht nur in rauen, sondern auch in glatten Rohren auf.

Der Reibungsdruckverlust kann durch die allgemeine Formel für hydraulische Verluste ausgedrückt werden, d. h.

,

der Koeffizient ist jedoch bequemer ζ Verbindung mit relativ langem Rohr l/ d.

Nehmen wir einen Abschnitt eines runden Rohrs mit einer Länge, die seinem Durchmesser entspricht, und bezeichnen seinen Verlustkoeffizienten mit λ . Dann für das ganze Rohr l und Durchmesser d. Der Verlustfaktor wird drin sein l/ d mal mehr:

.

Dann wird der Druckverlust durch Reibung durch die Weisbach-Darcy-Formel bestimmt:

,

oder in Druckeinheiten

.

Dimensionsloser Koeffizient λ namens Reibungsverlustkoeffizient über die Länge, oder Darcy-Koeffizient. Er kann als Proportionalitätskoeffizient zwischen dem Druckverlust durch Reibung und dem Produkt aus der relativen Rohrlänge und der Fallhöhe betrachtet werden.

H Es ist nicht schwierig, die physikalische Bedeutung des Koeffizienten herauszufinden λ , wenn wir den Zustand der gleichförmigen Bewegung in einem Rohr mit zylindrischem Volumen mit der Länge betrachten l und Durchmesser d, d.h. Nullgleichheit der Summe der auf das Volumen wirkenden Kräfte: Druckkräfte und Reibungskräfte. Diese Gleichheit hat die Form

,

wo - Reibungsbeanspruchung an der Rohrwand.

Wenn überlegen
, du kannst bekommen

,

jene. Koeffizient λ ist ein Wert, der proportional zum Verhältnis der Reibungsspannung an der Rohrwand zum dynamischen Druck ist, der aus der mittleren Geschwindigkeit bestimmt wird.

Aufgrund der Konstanz des Volumenstroms einer inkompressiblen Flüssigkeit entlang eines Rohres mit konstantem Querschnitt bleiben auch die Geschwindigkeit und die spezifische kinetische Energie trotz hydraulischem Widerstand und Druckverlust konstant. Der Druckverlust wird in diesem Fall durch die Differenz zwischen den Messwerten der beiden Piezometer bestimmt.

Vortrag Nr. 10

Laminar ist eine Luftströmung, bei der sich die Luftströme in die gleiche Richtung bewegen und parallel zueinander verlaufen. Wenn die Geschwindigkeit auf einen bestimmten Wert ansteigt, nimmt der Luftstrom neben der Translationsgeschwindigkeit auch schnell wechselnde Geschwindigkeiten senkrecht zur Translationsbewegungsrichtung an. Es bildet sich eine Strömung, die als turbulent, also chaotisch bezeichnet wird.

Grenzschicht

Die Grenzschicht ist die Schicht, in der die Luftgeschwindigkeit von Null bis zu einem Wert nahe der lokalen Luftgeschwindigkeit variiert.

Wenn ein Luftstrom einen Körper umströmt (Abb. 5), gleiten Luftpartikel nicht über die Oberfläche des Körpers, sondern werden abgebremst, und die Luftgeschwindigkeit in der Nähe der Körperoberfläche wird gleich Null. Bei der Entfernung von der Körperoberfläche steigt die Luftgeschwindigkeit von Null auf die Geschwindigkeit des Luftstroms an.

Die Dicke der Grenzschicht wird in Millimetern gemessen und hängt von der Viskosität und dem Druck der Luft, vom Profil des Körpers, der Beschaffenheit seiner Oberfläche und der Position des Körpers im Luftstrom ab. Die Dicke der Grenzschicht nimmt von der Vorderkante zur Hinterkante allmählich zu. In der Grenzschicht unterscheidet sich die Art der Bewegung von Luftpartikeln von der Art der Bewegung außerhalb.

Betrachten wir ein Luftteilchen A (Abb. 6), das sich zwischen Luftströmen mit den Geschwindigkeiten U1 und U2 befindet, dreht es sich aufgrund der Differenz dieser Geschwindigkeiten, die an gegenüberliegenden Punkten des Teilchens anliegen, um so mehr, je näher dieses Teilchen dran ist die Oberfläche des Körpers (wo die Differenz die höchste Geschwindigkeit ist). Bei der Entfernung von der Körperoberfläche verlangsamt sich die Rotationsbewegung des Partikels und wird aufgrund der Gleichheit der Luftströmungsgeschwindigkeit und der Luftgeschwindigkeit der Grenzschicht gleich Null.

Hinter dem Körper geht die Grenzschicht in eine Spur über, die verschwimmt und verschwindet, wenn sie sich vom Körper entfernt. Die Turbulenzen im Kielwasser treffen auf das Heck des Flugzeugs und verringern seine Effizienz, was zu Erschütterungen führt (Buffing-Phänomen).

Die Grenzschicht wird in laminare und turbulente unterteilt (Abb. 7). Bei einer stetigen laminaren Strömung der Grenzschicht treten aufgrund der Viskosität der Luft nur innere Reibungskräfte auf, sodass der Luftwiderstand in der laminaren Schicht gering ist.

Reis. 5

Reis. 6 Luftströmung um einen Körper - Strömungsverzögerung in der Grenzschicht

Reis. 7

In einer turbulenten Grenzschicht gibt es eine kontinuierliche Bewegung von Luftströmen in alle Richtungen, was mehr Energie erfordert, um eine zufällige Wirbelbewegung aufrechtzuerhalten, und als Ergebnis wird ein größerer Widerstand der Luftströmung gegen den sich bewegenden Körper erzeugt.

Der Koeffizient Cf wird verwendet, um die Natur der Grenzschicht zu bestimmen. Ein Körper einer bestimmten Konfiguration hat seinen eigenen Koeffizienten. So ist beispielsweise für eine ebene Platte der Luftwiderstandsbeiwert der laminaren Grenzschicht:

für turbulente Schicht

wobei Re die Reynolds-Zahl ist, die das Verhältnis von Trägheitskräften zu Reibungskräften ausdrückt und das Verhältnis zweier Komponenten bestimmt - Profilwiderstand (Formwiderstand) und Reibungswiderstand. Die Reynoldszahl Re wird durch die Formel bestimmt:

wobei V die Luftströmungsgeschwindigkeit ist,

I - Charakter der Körpergröße,

kinetischer Viskositätskoeffizient der Luftreibungskräfte.

Wenn ein Körper an einer bestimmten Stelle von einer Luftströmung umströmt wird, verändert sich die Grenzschicht von laminar zu turbulent. Dieser Punkt wird Übergangspunkt genannt. Seine Lage auf der Oberfläche des Körperprofils hängt von der Viskosität und dem Druck der Luft, der Geschwindigkeit der Luftströme, der Form des Körpers und seiner Position im Luftstrom sowie von der Oberflächenrauhigkeit ab. Beim Erstellen von Flügelprofilen neigen Designer dazu, diesen Punkt so weit wie möglich von der Vorderkante des Profils entfernt zu platzieren, wodurch der Reibungswiderstand verringert wird. Zu diesem Zweck werden spezielle laminierte Profile verwendet, um die Glätte der Flügeloberfläche zu erhöhen, und eine Reihe anderer Maßnahmen.

Mit einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Luftstroms oder einer Erhöhung des Winkels des Körpers relativ zum Luftstrom auf einen bestimmten Wert wird die Grenzschicht irgendwann von der Oberfläche getrennt, während der Druck hinter diesem Punkt stark abnimmt .

Dadurch, dass der Druck an der Körperhinterkante größer ist als hinter der Ablösestelle, kommt es zu einem Luftrückstrom aus der Zone höheren Drucks in die Zone niedrigeren Drucks zur Ablösestelle, was zur Folge hat Ablösung des Luftstroms von der Körperoberfläche (Abb. 8).

Eine laminare Grenzschicht löst sich leichter von der Körperoberfläche ab als eine turbulente.

Kontinuitätsgleichung für einen Luftstromstrahl

Die Gleichung der Kontinuität des Luftstroms (die Konstanz des Luftstroms) ist eine Gleichung der Aerodynamik, die sich aus den Grundgesetzen der Physik - der Erhaltung von Masse und Trägheit - ergibt und den Zusammenhang zwischen Dichte, Geschwindigkeit und herstellt Querschnittsfläche des Luftstrahls.

Reis. acht

Reis. neun

Bei der Betrachtung wird die Bedingung akzeptiert, dass die untersuchte Luft nicht die Eigenschaft der Kompressibilität aufweist (Abb. 9).

Bei einem Riesel mit veränderlichem Querschnitt strömt für eine gewisse Zeit ein zweites Luftvolumen durch den Abschnitt I, dieses Volumen ist gleich dem Produkt aus Luftströmungsgeschwindigkeit und Querschnitt F.

Der zweite Luftmassenstrom m ist gleich dem Produkt aus dem zweiten Luftstrom und der Luftstromdichte p des Strahls. Gemäß dem Energieerhaltungssatz ist die Masse des Luftstroms des Stroms m1, der durch Abschnitt I (F1) fließt, gleich der Masse m2 dieses Stroms, der durch Abschnitt II (F2) fließt, vorausgesetzt, dass der Luftstrom konstant ist :

m1=m2=const, (1.7)

m1F1V1=m2F2V2=konst. (1.8)

Dieser Ausdruck wird als Kontinuitätsgleichung des Strahls des Luftstroms des Stroms bezeichnet.

F1V1=F2V2= konst. (1.9)

Aus der Formel ist also ersichtlich, dass das gleiche Luftvolumen in einer bestimmten Zeiteinheit (Sekunde) durch verschiedene Abschnitte des Stroms strömt, jedoch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten.

Wir schreiben Gleichung (1.9) in der folgenden Form:

Aus der Formel ist ersichtlich, dass die Luftströmungsgeschwindigkeit des Strahls umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche des Strahls ist und umgekehrt.

Somit stellt die Kontinuitätsgleichung des Strahls des Luftstroms die Beziehung zwischen dem Querschnitt des Strahls und der Geschwindigkeit her, vorausgesetzt, dass der Luftstrom des Strahls stetig ist.

Bernoulli-Gleichung für statischen Druck und Geschwindigkeitskopf

Aerodynamik von Flugzeugen

Das Luftfahrzeug, das sich relativ dazu in einer ruhenden oder bewegten Luftströmung befindet, erfährt von dieser Druck, im ersten Fall (bei ruhender Luftströmung) ist es statischer Druck und im zweiten Fall (bei bewegter Luftströmung). ) ist es dynamischer Druck, er wird oft als Geschwindigkeitsdruck bezeichnet. Der statische Druck in einem Strom ist ähnlich dem Druck einer ruhenden Flüssigkeit (Wasser, Gas). Zum Beispiel: Wasser in einem Rohr, es kann ruhen oder sich bewegen, in beiden Fällen stehen die Wände des Rohres unter Druck des Wassers. Bei Wasserbewegung wird der Druck etwas geringer sein, da ein Geschwindigkeitsdruck entstanden ist.

Nach dem Energieerhaltungssatz ist die Energie eines Luftstroms in verschiedenen Abschnitten eines Luftstroms die Summe aus der kinetischen Energie des Stroms, der potentiellen Energie der Druckkräfte, der inneren Energie des Stroms und der Energie der Körperhaltung. Dieser Betrag ist ein konstanter Wert:

Ekin+Ep+Evn+En=const (1.10)

Kinetische Energie (Ekin) - die Fähigkeit eines sich bewegenden Luftstroms, Arbeit zu verrichten. Sie ist gleich

wobei m die Luftmasse ist, kgf s2m; V-Geschwindigkeit des Luftstroms, m/s. Wenn wir anstelle der Masse m die Massendichte der Luft p ersetzen, erhalten wir die Formel zur Bestimmung der Geschwindigkeitshöhe q (in kgf / m2)

Potenzielle Energie Ep - die Fähigkeit des Luftstroms, unter dem Einfluss statischer Druckkräfte Arbeit zu verrichten. Es ist gleich (in kgf-m)

wo Р - Luftdruck, kgf/m2; F ist die Querschnittsfläche des Luftstromfilaments, m2; S ist der Weg, den 1 kg Luft durch einen bestimmten Abschnitt zurücklegt, m; das Produkt SF heißt spezifisches Volumen und wird mit v bezeichnet, durch Einsetzen des Wertes des spezifischen Luftvolumens in Formel (1.13) erhält man

Die innere Energie Evn ist die Fähigkeit eines Gases, Arbeit zu verrichten, wenn sich seine Temperatur ändert:

wobei Cv die Wärmekapazität von Luft bei konstantem Volumen ist, cal / kg-Grad; T-Temperatur auf der Kelvin-Skala, K; A ist das thermische Äquivalent der mechanischen Arbeit (cal-kg-m).

Aus der Gleichung ist ersichtlich, dass die innere Energie des Luftstroms direkt proportional zu seiner Temperatur ist.

Positionsenergie En ist die Fähigkeit der Luft, Arbeit zu verrichten, wenn sich die Position des Schwerpunkts einer gegebenen Luftmasse ändert, wenn sie auf eine bestimmte Höhe steigt und gleich ist

wobei h die Höhenänderung ist, m.

Angesichts der spärlich kleinen Werte der Trennung der Schwerpunkte der Luftmassen entlang der Höhe im Rinnsal des Luftstroms wird diese Energie in der Aerodynamik vernachlässigt.

Betrachtet man alle Energiearten in Bezug auf bestimmte Bedingungen, so lässt sich das Gesetz von Bernoulli formulieren, das einen Zusammenhang zwischen dem statischen Druck in einem Rinnsal des Luftstroms und dem Geschwindigkeitsdruck herstellt.

Stellen Sie sich ein Rohr (Abb. 10) mit variablem Durchmesser (1, 2, 3) vor, in dem sich ein Luftstrom bewegt. Mit Manometern wird der Druck in den betrachteten Abschnitten gemessen. Aus der Analyse der Messwerte von Manometern können wir schließen, dass der niedrigste dynamische Druck von einem Manometer aus Abschnitt 3-3 angezeigt wird. Das heißt, wenn sich das Rohr verengt, erhöht sich die Geschwindigkeit des Luftstroms und der Druck sinkt.

Reis. zehn

Der Grund für den Druckabfall liegt darin, dass der Luftstrom keine Arbeit verrichtet (keine Reibung) und somit die Gesamtenergie des Luftstroms konstant bleibt. Betrachten wir Temperatur, Dichte und Volumen des Luftstroms in verschiedenen Abschnitten als konstant (T1=T2=T3; p1=p2=p3, V1=V2=V3), dann kann die innere Energie vernachlässigt werden.

Das bedeutet, dass in diesem Fall die Umwandlung der kinetischen Energie des Luftstroms in potentielle Energie und umgekehrt möglich ist.

Wenn die Geschwindigkeit des Luftstroms zunimmt, steigt die Geschwindigkeitshöhe und dementsprechend die kinetische Energie dieses Luftstroms.

Wir setzen die Werte aus den Formeln (1.11), (1.12), (1.13), (1.14), (1.15) in die Formel (1.10) ein, wobei wir berücksichtigen, dass wir die innere Energie und die Positionsenergie vernachlässigen, indem wir die Gleichung (1.10 ), wir erhalten

Diese Gleichung für einen beliebigen Abschnitt eines Luftstroms wird wie folgt geschrieben:

Diese Art von Gleichung ist die einfachste mathematische Bernoulli-Gleichung und zeigt, dass die Summe aus statischem und dynamischem Druck für jeden Abschnitt eines Stroms mit konstantem Luftstrom ein konstanter Wert ist. Die Kompressibilität wird dabei nicht berücksichtigt. Bei Berücksichtigung der Kompressibilität werden entsprechende Korrekturen vorgenommen.

Zur Verdeutlichung des Bernoulli-Gesetzes können Sie ein Experiment durchführen. Nehmen Sie zwei Blätter Papier, halten Sie sie in geringem Abstand parallel zueinander und blasen Sie in die Lücke zwischen ihnen.

Reis. elf

Die Blätter kommen näher. Der Grund für ihre Konvergenz besteht darin, dass auf der Außenseite der Blätter der Druck atmosphärisch ist und in dem Spalt zwischen ihnen aufgrund des Vorhandenseins eines Hochgeschwindigkeitsluftdrucks der Druck abgenommen hat und kleiner als atmosphärisch wurde. Unter dem Einfluss des Druckunterschieds biegen sich die Papierblätter nach innen.

Windkanäle

Eine Versuchsanordnung zur Untersuchung der Phänomene und Prozesse, die mit der Umströmung von Körpern durch Gas einhergehen, wird als Windkanal bezeichnet. Принцип действия аэродинамических труб основан на принципе относительности Галилея: вместо движения тела в неподвижной среде изучается обтекание неподвижного тела потоком газа В аэродинамических трубах экспериментально определяются действующие на ЛА аэродинамические силы и моменты исследуются распределения давления и температуры по его поверхности, наблюдается картина обтекания тела, изучается аэроупругость usw.

Abhängig vom Bereich der Machzahlen M werden Windkanäle in Unterschall (M = 0,15–0,7), Transschall (M = 0,7–13), Überschall (M = 1,3–5) und Hyperschall (M = 5–25) unterteilt. nach dem Funktionsprinzip - in Kompressorräume (Dauerbetrieb), in denen der Luftstrom von einem speziellen Kompressor erzeugt wird, und Ballonräume mit erhöhtem Druck, je nach Anordnung des Kreislaufs - in geschlossene und offene.

Kompressorrohre haben einen hohen Wirkungsgrad, sie sind einfach zu bedienen, erfordern jedoch die Schaffung einzigartiger Kompressoren mit hohen Gasdurchflussraten und hoher Leistung. Ballonwindkanäle sind weniger wirtschaftlich als Kompressorwindkanäle, da beim Drosseln des Gases ein Teil der Energie verloren geht. Außerdem ist die Betriebsdauer von Ballonwindkanälen durch den Gasvorrat in den Zylindern begrenzt und reicht bei verschiedenen Windkanälen von einigen zehn Sekunden bis zu mehreren Minuten.

Die weite Verbreitung von Ballonwindkanälen ist darauf zurückzuführen, dass sie einfacher aufgebaut sind und die zum Befüllen der Ballone benötigte Kompressorleistung relativ gering ist. In Windkanälen mit geschlossenem Kreislauf wird ein erheblicher Teil der im Gasstrom nach seinem Durchgang durch den Arbeitsbereich verbleibenden kinetischen Energie genutzt, was die Effizienz des Windkanals erhöht. In diesem Fall müssen jedoch die Gesamtabmessungen der Anlage vergrößert werden.

In Unterschallwindkanälen werden die aerodynamischen Eigenschaften von Unterschallhubschraubern sowie die Eigenschaften von Überschallflugzeugen im Start- und Landemodus untersucht. Darüber hinaus werden sie verwendet, um die Strömung um Autos und andere Bodenfahrzeuge, Gebäude, Denkmäler, Brücken und andere Objekte herum zu untersuchen.Die Abbildung zeigt ein Diagramm eines geschlossenen Unterschallwindkanals.

Reis. 12

1 - Wabe 2 - Gitter 3 - Vorkammer 4 - Konfusor 5 - Strömungsrichtung 6 - Arbeitsteil mit Modell 7 - Diffusor, 8 - Knie mit Drehflügeln, 9 - Kompressor 10 - Luftkühler

Reis. dreizehn

1 - Wabe 2 - Gitter 3 - Vorkammer 4 Konfusor 5 perforierter Arbeitsteil mit Modell 6 Ejektor 7 Diffusor 8 Krümmer mit Leitschaufeln 9 Luftauslass 10 - Luftzufuhr aus Zylindern

Reis. vierzehn

1 - Druckluftzylinder 2 - Rohrleitung 3 - Steuerdrossel 4 - Planiergitter 5 - Wabe 6 - Deturbulenzgitter 7 - Vorkammer 8 - Konfusor 9 - Überschalldüse 10 - Arbeitsteil mit Modell 11 - Überschalldiffusor 12 - Unterschalldiffusor 13 - Freigabe in die Atmosphäre

Reis. fünfzehn

1 - Zylinder mit Hochdruck 2 - Rohrleitung 3 - Steuerdrossel 4 - Erhitzer 5 - Vorkammer mit Waben und Gittern 6 - axialsymmetrische Hyperschalldüse 7 - Arbeitsteil mit Modell 8 - axialsymmetrischer Hyperschalldiffusor 9 - Luftkühler 10 - Strömungsrichtung 11 - Luft Zufuhr in Ejektoren 12 - Ejektoren 13 - Verschlüsse 14 - Vakuumbehälter 15 - Unterschalldiffusor

Der Abschnitt ist sehr einfach zu bedienen. Geben Sie in das vorgeschlagene Feld einfach das gewünschte Wort ein und wir geben Ihnen eine Liste seiner Bedeutungen. Ich möchte darauf hinweisen, dass unsere Website Daten aus verschiedenen Quellen enthält - enzyklopädische, erklärende, abgeleitete Wörterbücher. Hier können Sie sich auch mit Beispielen für die Verwendung des von Ihnen eingegebenen Wortes vertraut machen.

Was bedeutet „laminare Strömung“?

Enzyklopädisches Wörterbuch, 1998

laminare Strömung

LAMINARSTRÖMUNG (von lateinisch lamina - Platte, Streifen) eine Strömung, in der sich eine Flüssigkeit (oder ein Gas) in Schichten bewegt, ohne sich zu vermischen. Die Existenz einer laminaren Strömung ist nur bis zu einem bestimmten, sog. kritisch, Reynoldszahl Recr. Bei Re größer als dem kritischen Wert wird die laminare Strömung turbulent.

laminare Strömung

(von lat. Lamina ≈ Platte), eine geordnete Strömung einer Flüssigkeit oder eines Gases, bei der sich die Flüssigkeit (Gas) sozusagen in Schichten parallel zur Strömungsrichtung bewegt ( Reis.). L. t. werden entweder bei sehr viskosen Flüssigkeiten oder bei Strömungen mit hinreichend geringen Geschwindigkeiten sowie bei langsamer Umströmung von Körpern mit kleinen Abmessungen beobachtet. Insbesondere finden L. t. in engen (Kapillar-)Rohren statt, in einer Schmiermittelschicht in Lagern, in einer dünnen Grenzschicht, die sich nahe der Oberfläche von Körpern bildet, wenn diese von einer Flüssigkeit oder einem Gas umströmt werden usw. Mit an Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit einer gegebenen Flüssigkeit kann L. t. irgendwann in eine ungeordnete turbulente Strömung übergehen. In diesem Fall ändert sich die Widerstandskraft gegen die Bewegung stark. Das Fluidströmungsregime ist durch das sogenannte gekennzeichnet. Reynoldszahl Re. Wenn der Wert von Re kleiner als eine bestimmte kritische Zahl Rekp ist, liegt eine L. t.-Flüssigkeit vor; wenn Re > Rekp, kann das Strömungsregime turbulent werden. Der Wert von Recr hängt von der Art des betrachteten Flusses ab. Somit ist für die Strömung in runden Rohren Recr » 2200 (wenn die charakteristische Geschwindigkeit die mittlere Geschwindigkeit über den Querschnitt und die charakteristische Abmessung der Rohrdurchmesser ist). Daher für Rekp< 2200 течение жидкости в трубе будет Л. т. Расход жидкости при Л. т. в трубе определяется Пуазёйля законом.

Wenn sich Fluidpartikel bewegen, ohne die Trajektorien des anderen zu kreuzen, und der Geschwindigkeitsvektor die Trajektorie tangiert, wird eine solche Strömung als gerichtet bezeichnet. Dabei gleiten die Flüssigkeitsschichten in der Regel relativ zueinander. Eine solche Strömung ist als laminare Strömung bekannt. Eine wichtige Bedingung für seine Existenz ist eine relativ kleine Teilchenbewegung.

Bei laminarer Strömung hat die Schicht, die mit einer stationären Oberfläche in Kontakt ist, eine Nullgeschwindigkeit. In Richtung senkrecht zur Oberfläche nimmt die Geschwindigkeit der Schichten allmählich zu. Außerdem bleiben Druck, Dichte und andere dynamische Eigenschaften des Fluids an jedem Punkt im Raum innerhalb der Strömung unverändert.

Die Reynolds-Zahl ist ein quantitativer Indikator für die Art des Flüssigkeitsflusses. Wenn es klein ist (weniger als 1000), ist die Strömung laminar. In diesem Fall erfolgt die Wechselwirkung durch die Trägheitskraft. Bei Werten zwischen 1000 und 2000 ist die Strömung weder turbulent noch laminar. Mit anderen Worten, es gibt einen Übergang von einer Bewegungsart zu einer anderen. Die Reynolds-Zahl ist eine dimensionslose Größe.

Was ist turbulente Strömung?

Wenn sich die Eigenschaften einer Flüssigkeit in einem Strom mit der Zeit schnell ändern, spricht man von turbulent. Geschwindigkeit, Druck, Dichte und andere Indikatoren nehmen gleichzeitig völlig zufällige Werte an.

Eine Flüssigkeit, die sich in einem gleichförmigen zylindrischen Rohr endlicher Länge, auch Poiseuille genannt, bewegt, wird turbulent, wenn die Reynolds-Zahl einen kritischen Wert erreicht (etwa 2000). Die Strömung kann jedoch nicht explizit turbulent sein, wenn die Reynolds-Zahl größer als 10.000 ist.

Turbulente Strömungen zeichnen sich durch die zufällige Natur der Eigenschaften, Diffusion und Wirbel aus. Experimentieren ist der einzige Weg, sie zu studieren.

Was ist der Unterschied zwischen laminarer und turbulenter Strömung?

Bei einer laminaren Strömung tritt die Strömung bei niedrigen Geschwindigkeiten mit niedriger Reynolds-Zahl auf und wird bei hohen Geschwindigkeiten und hohen Reynolds-Zahlen turbulent.

Bei einer laminaren Strömung sind die Fluidparameter vorhersagbar und ändern sich praktisch nicht. In diesem Fall gibt es keine Störungen in der Schichtbewegung und deren Durchmischung. Bei turbulenter Strömung ist das Strömungsmuster chaotisch. Es gibt Strudel, Strudel und Querströmungen.

Innerhalb einer laminaren Strömung bleiben die Eigenschaften der Flüssigkeit an jedem Punkt im Raum über die Zeit gleich. Bei turbulenter Strömung sind sie stochastisch.