Ang Laminar ay isang daloy ng hangin kung saan ang mga daloy ng hangin ay gumagalaw sa parehong direksyon at parallel sa bawat isa. Kapag tumaas ang bilis sa isang tiyak na halaga, ang daloy ng hangin ay tumutulo, bilang karagdagan sa bilis ng pagsasalin, nakakakuha din ng mabilis na pagbabago ng mga bilis na patayo sa direksyon ng paggalaw ng pagsasalin. Ang isang daloy ay nabuo, na tinatawag na magulong, iyon ay, magulo.
layer ng hangganan
Ang boundary layer ay ang layer kung saan ang bilis ng hangin ay nag-iiba mula sa zero hanggang sa isang halaga na malapit sa lokal na bilis ng hangin.
Kapag ang daloy ng hangin ay dumadaloy sa paligid ng isang katawan (Larawan 5), ang mga particle ng hangin ay hindi dumudulas sa ibabaw ng katawan, ngunit nababawasan ng bilis, at ang bilis ng hangin malapit sa ibabaw ng katawan ay nagiging katumbas ng zero. Kapag lumalayo sa ibabaw ng katawan, ang bilis ng hangin ay tumataas mula sa zero hanggang sa bilis ng daloy ng hangin.
Ang kapal ng boundary layer ay sinusukat sa millimeters at depende sa lagkit at presyon ng hangin, sa profile ng katawan, ang estado ng ibabaw nito at ang posisyon ng katawan sa stream ng hangin. Ang kapal ng boundary layer ay unti-unting tumataas mula sa lead hanggang sa trailing edge. Sa layer ng hangganan, ang likas na katangian ng paggalaw ng mga particle ng hangin ay naiiba sa likas na katangian ng paggalaw sa labas nito.
Isaalang-alang ang isang air particle A (Larawan 6), na matatagpuan sa pagitan ng mga stream ng hangin na may bilis na U1 at U2, dahil sa pagkakaiba sa mga bilis na ito na inilapat sa magkasalungat na mga punto ng particle, ito ay umiikot at mas, mas malapit ang particle na ito sa ang ibabaw ng katawan (kung saan ang pagkakaiba ang pinakamataas na bilis). Kapag lumalayo sa ibabaw ng katawan, ang rotational motion ng particle ay bumagal at nagiging katumbas ng zero dahil sa pagkakapantay-pantay ng bilis ng daloy ng hangin at ang bilis ng hangin ng boundary layer.
Sa likod ng katawan, dumadaan ang boundary layer sa isang wake, na lumalabo at nawawala habang lumalayo ito sa katawan. Ang turbulence sa wake ay tumama sa buntot ng sasakyang panghimpapawid at binabawasan ang kahusayan nito, na nagiging sanhi ng pagyanig (Buffing phenomenon).
Ang boundary layer ay nahahati sa laminar at turbulent (Fig. 7). Sa isang tuluy-tuloy na daloy ng laminar ng boundary layer, lumilitaw lamang ang mga panloob na puwersa ng friction dahil sa lagkit ng hangin, kaya maliit ang air resistance sa laminar layer.
kanin. 5
kanin. 6 Ang daloy ng hangin sa paligid ng isang katawan - pagbaba ng bilis ng daloy sa boundary layer
kanin. 7
Sa isang magulong layer ng hangganan, mayroong tuluy-tuloy na paggalaw ng mga daloy ng hangin sa lahat ng direksyon, na nangangailangan ng mas maraming enerhiya upang mapanatili ang isang random na paggalaw ng puyo ng tubig at, bilang isang resulta, ang isang mas malaking pagtutol ng daloy ng hangin sa gumagalaw na katawan ay nilikha.
Ang coefficient Cf ay ginagamit upang matukoy ang likas na katangian ng boundary layer. Ang isang katawan ng isang tiyak na pagsasaayos ay may sarili nitong coefficient. Kaya, halimbawa, para sa isang flat plate, ang drag coefficient ng laminar boundary layer ay:
para sa magulong layer
kung saan ang Re ay ang Reynolds number, na nagpapahayag ng ratio ng inertial forces sa frictional forces at tinutukoy ang ratio ng dalawang bahagi - profile resistance (shape resistance) at frictional resistance. Ang Reynolds number Re ay tinutukoy ng formula:
kung saan ang V ay ang bilis ng daloy ng hangin,
I - katangian ng laki ng katawan,
kinetic coefficient ng lagkit ng air friction forces.
Kapag ang daloy ng hangin ay dumadaloy sa paligid ng isang katawan sa isang tiyak na punto, ang boundary layer ay nagbabago mula sa laminar hanggang sa magulong. Ang puntong ito ay tinatawag na transition point. Ang lokasyon nito sa ibabaw ng profile ng katawan ay nakasalalay sa lagkit at presyon ng hangin, ang bilis ng mga daloy ng hangin, ang hugis ng katawan at ang posisyon nito sa daloy ng hangin, at gayundin sa pagkamagaspang sa ibabaw. Kapag gumagawa ng mga profile ng pakpak, ang mga taga-disenyo ay may posibilidad na kunin ang puntong ito hangga't maaari mula sa nangungunang gilid ng profile, sa gayon ay binabawasan ang friction drag. Para sa layuning ito, ang mga espesyal na nakalamina na profile ay ginagamit upang madagdagan ang kinis ng ibabaw ng pakpak at isang bilang ng iba pang mga panukala.
Sa isang pagtaas sa bilis ng daloy ng hangin o isang pagtaas sa anggulo ng katawan na may kaugnayan sa daloy ng hangin sa isang tiyak na halaga, sa ilang mga punto, ang layer ng hangganan ay nahihiwalay mula sa ibabaw, habang ang presyon sa likod ng puntong ito ay bumababa nang husto. .
Bilang resulta ng katotohanan na ang presyon sa trailing edge ng katawan ay mas malaki kaysa sa likod ng separation point, mayroong isang reverse flow ng hangin mula sa zone ng mas mataas na presyon sa zone ng mas mababang presyon hanggang sa separation point, na sumasama paghihiwalay ng daloy ng hangin mula sa ibabaw ng katawan (Larawan 8).
Ang isang laminar boundary layer ay mas madaling humihiwalay sa ibabaw ng katawan kaysa sa isang magulong layer.
Continuity equation para sa isang air stream jet
Ang equation ng pagpapatuloy ng jet ng daloy ng hangin (ang patuloy na daloy ng hangin) ay isang equation ng aerodynamics, na sumusunod mula sa mga pangunahing batas ng physics - ang konserbasyon ng masa at inertia - at nagtatatag ng ugnayan sa pagitan ng density, bilis at cross-sectional area ng jet ng daloy ng hangin.
kanin. walo
kanin. siyam
Kung isasaalang-alang ito, tinatanggap ang kondisyon na ang pinag-aralan na hangin ay walang pag-aari ng compressibility (Larawan 9).
Sa isang jet ng variable cross section, ang pangalawang volume ng hangin ay dumadaloy sa seksyon I para sa isang tiyak na tagal ng panahon, ang volume na ito ay katumbas ng produkto ng air flow velocity at cross section F.
Ang pangalawang mass air flow m ay katumbas ng produkto ng pangalawang daloy ng hangin at ang air flow density p ng jet. Ayon sa batas ng konserbasyon ng enerhiya, ang masa ng daloy ng hangin ng stream m1 na dumadaloy sa seksyon I (F1) ay katumbas ng mass m2 ng daloy na ito na dumadaloy sa seksyon II (F2), sa kondisyon na ang daloy ng hangin ay matatag. :
m1=m2=const, (1.7)
m1F1V1=m2F2V2=const. (1.8)
Ang expression na ito ay tinatawag na equation ng pagpapatuloy ng jet ng air stream ng stream.
F1V1=F2V2= const. (1.9)
Kaya, makikita mula sa formula na ang parehong dami ng hangin ay dumadaan sa iba't ibang mga seksyon ng stream sa isang tiyak na yunit ng oras (pangalawa), ngunit sa iba't ibang mga bilis.
Sinusulat namin ang equation (1.9) sa sumusunod na anyo:
Makikita mula sa formula na ang bilis ng daloy ng hangin ng jet ay inversely proportional sa cross-sectional area ng jet at vice versa.
Kaya, ang equation ng pagpapatuloy ng jet ng daloy ng hangin ay nagtatatag ng ugnayan sa pagitan ng cross section ng jet at ang bilis, sa kondisyon na ang daloy ng hangin ng jet ay matatag.
Static pressure at velocity head Bernoulli equation
aerodynamics ng eroplano
Ang sasakyang panghimpapawid, na nasa isang nakatigil o gumagalaw na daloy ng hangin na nauugnay dito, ay nakakaranas ng presyon mula sa huli, sa unang kaso (kapag ang daloy ng hangin ay nakatigil) ito ay static na presyon at sa pangalawang kaso (kapag ang daloy ng hangin ay gumagalaw. ) ito ay dynamic na presyon, madalas itong tinatawag na presyon ng bilis. Ang static na presyon sa isang stream ay katulad ng presyon ng isang likido sa pamamahinga (tubig, gas). Halimbawa: tubig sa isang tubo, maaari itong nasa pahinga o gumagalaw, sa parehong mga kaso ang mga dingding ng tubo ay nasa ilalim ng presyon mula sa tubig. Sa kaso ng paggalaw ng tubig, ang presyon ay magiging mas mababa, dahil ang isang bilis ng presyon ay lumitaw.
Ayon sa batas ng konserbasyon ng enerhiya, ang enerhiya ng isang stream ng hangin sa iba't ibang mga seksyon ng isang stream ng hangin ay ang kabuuan ng kinetic energy ng stream, ang potensyal na enerhiya ng mga puwersa ng presyon, ang panloob na enerhiya ng stream at ang enerhiya. ng posisyon ng katawan. Ang halagang ito ay pare-parehong halaga:
Ekin+Ep+Evn+En=const (1.10)
Kinetic energy (Ekin) - ang kakayahan ng gumagalaw na daloy ng hangin na gumawa ng trabaho. Siya ay pantay
kung saan ang m ay ang masa ng hangin, kgf s2m; V-bilis ng daloy ng hangin, m/s. Kung sa halip na mass m ay pinapalitan natin ang mass density ng hangin p, pagkatapos ay makuha natin ang formula para sa pagtukoy ng velocity head q (sa kgf / m2)
Potensyal na enerhiya Ep - ang kakayahan ng daloy ng hangin na gumawa ng trabaho sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng static na presyon. Ito ay katumbas ng (sa kgf-m)
kung saan Р - presyon ng hangin, kgf/m2; Ang F ay ang cross-sectional na lugar ng filament ng daloy ng hangin, m2; S ay ang landas na nilakbay ng 1 kg ng hangin sa pamamagitan ng isang ibinigay na seksyon, m; ang produktong SF ay tinatawag na tiyak na dami at tinutukoy ng v, na pinapalitan ang halaga ng tiyak na dami ng hangin sa formula (1.13), nakukuha natin
Ang panloob na enerhiya na Evn ay ang kakayahan ng isang gas na gumawa ng trabaho kapag nagbabago ang temperatura nito:
kung saan ang Cv ay ang kapasidad ng init ng hangin sa isang pare-parehong dami, cal / kg-deg; T-temperatura sa sukat ng Kelvin, K; Ang A ay ang thermal na katumbas ng mekanikal na trabaho (cal-kg-m).
Makikita mula sa equation na ang panloob na enerhiya ng daloy ng hangin ay direktang proporsyonal sa temperatura nito.
Position energy En ay ang kakayahan ng hangin na gumawa ng trabaho kapag ang posisyon ng sentro ng grabidad ng isang naibigay na masa ng hangin ay nagbabago kapag tumaas ito sa isang tiyak na taas at katumbas ng
kung saan ang h ay ang pagbabago sa taas, m.
Sa pagtingin sa kakaunting maliliit na halaga ng paghihiwalay ng mga sentro ng grabidad ng mga masa ng hangin kasama ang taas sa patak ng daloy ng hangin, ang enerhiya na ito ay napapabayaan sa aerodynamics.
Isinasaalang-alang ang lahat ng mga uri ng enerhiya na may kaugnayan sa ilang mga kundisyon, posible na bumalangkas ng batas ni Bernoulli, na nagtatatag ng isang relasyon sa pagitan ng static na presyon sa isang patak ng daloy ng hangin at ang bilis ng presyon.
Isaalang-alang ang isang tubo (Larawan 10) na may variable na diameter (1, 2, 3) kung saan gumagalaw ang isang daloy ng hangin. Ang mga manometer ay ginagamit upang sukatin ang presyon sa mga seksyon na isinasaalang-alang. Sinusuri ang mga pagbabasa ng mga panukat ng presyon, maaari nating tapusin na ang pinakamababang dynamic na presyon ay ipinapakita ng isang panukat ng presyon ng seksyon 3-3. Nangangahulugan ito na kapag ang tubo ay makitid, ang bilis ng daloy ng hangin ay tumataas at ang presyon ay bumababa.
kanin. sampu
Ang dahilan para sa pagbaba ng presyon ay ang daloy ng hangin ay hindi gumagawa ng anumang trabaho (walang alitan) at samakatuwid ang kabuuang enerhiya ng daloy ng hangin ay nananatiling pare-pareho. Kung isasaalang-alang natin ang temperatura, density at dami ng daloy ng hangin sa iba't ibang mga seksyon na pare-pareho (T1=T2=T3; p1=p2=p3, V1=V2=V3), kung gayon ang panloob na enerhiya ay maaaring balewalain.
Nangangahulugan ito na sa kasong ito, ang paglipat ng kinetic energy ng daloy ng hangin sa potensyal na enerhiya at vice versa ay posible.
Kapag ang bilis ng daloy ng hangin ay tumaas, pagkatapos ay ang bilis ng ulo at, nang naaayon, ang kinetic energy ng daloy ng hangin na ito ay tumaas.
Pinapalitan namin ang mga halaga mula sa mga formula (1.11), (1.12), (1.13), (1.14), (1.15) sa formula (1.10), na isinasaalang-alang na napapabayaan namin ang panloob na enerhiya at enerhiya ng posisyon, na nagbabago ng equation (1.10). ), nakukuha namin
Ang equation na ito para sa anumang seksyon ng isang patak ng hangin ay nakasulat tulad ng sumusunod:
Ang ganitong uri ng equation ay ang pinakasimpleng mathematical na Bernoulli equation at nagpapakita na ang kabuuan ng static at dynamic na pressures para sa anumang seksyon ng isang steady air flow stream ay isang pare-parehong halaga. Ang compressibility ay hindi isinasaalang-alang sa kasong ito. Ang mga naaangkop na pagwawasto ay ginagawa kapag ang compressibility ay isinasaalang-alang.
Para sa kalinawan ng batas ni Bernoulli, maaari kang magsagawa ng eksperimento. Kumuha ng dalawang sheet ng papel, hawak ang mga ito parallel sa isa't isa sa isang maikling distansya, pumutok sa pagitan ng mga ito.
kanin. labing-isa
Papalapit na ang mga dahon. Ang dahilan para sa kanilang convergence ay na sa panlabas na bahagi ng mga sheet ang presyon ay atmospheric, at sa puwang sa pagitan nila, dahil sa pagkakaroon ng isang mataas na bilis ng presyon ng hangin, ang presyon ay bumaba at naging mas mababa kaysa sa atmospera. Sa ilalim ng impluwensya ng pagkakaiba sa presyon, ang mga sheet ng papel ay yumuko papasok.
mga lagusan ng hangin
Ang isang pang-eksperimentong setup para sa pag-aaral ng mga phenomena at mga proseso na kasama ng daloy ng gas sa paligid ng mga katawan ay tinatawag na wind tunnel. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga wind tunnel ay batay sa prinsipyo ng relativity ni Galileo: sa halip na ang paggalaw ng isang katawan sa isang nakatigil na daluyan, ang isang daloy ng gas sa paligid ng isang nakatigil na katawan ay pinag-aaralan. Sa mga wind tunnel, ang mga puwersa ng aerodynamic na kumikilos sa sasakyang panghimpapawid at ang mga sandali ay eksperimento na tinutukoy, ang mga pamamahagi ng presyon at temperatura sa ibabaw nito ay pinag-aaralan, ang pattern ng daloy sa paligid ng katawan ay sinusunod, ang aeroelasticity ay pinag-aralan atbp.
Ang mga wind tunnel depende sa hanay ng mga numero ng Mach M ay nahahati sa subsonic (M=0.15-0.7), transonic (M=0.7-13), supersonic (M=1.3-5) at hypersonic (M= 5-25), ayon sa sa prinsipyo ng operasyon - sa mga silid ng compressor (patuloy na operasyon), kung saan ang daloy ng hangin ay nilikha ng isang espesyal na tagapiga, at ang mga lobo na may mas mataas na presyon, ayon sa layout ng circuit - sa mga sarado at bukas.
Ang mga tubo ng compressor ay may mataas na kahusayan, madaling gamitin, ngunit nangangailangan ng paglikha ng mga natatanging compressor na may mataas na mga rate ng daloy ng gas at mataas na kapangyarihan. Ang mga balloon wind tunnel ay hindi gaanong matipid kaysa sa compressor wind tunnel, dahil ang bahagi ng enerhiya ay nawawala kapag ang gas ay na-throttle. Bilang karagdagan, ang tagal ng pagpapatakbo ng mga balloon wind tunnel ay nililimitahan ng suplay ng gas sa mga cylinder at umaabot mula sampu-sampung segundo hanggang ilang minuto para sa iba't ibang wind tunnels.
Ang malawak na pamamahagi ng mga balloon wind tunnel ay dahil sa ang katunayan na ang mga ito ay mas simple sa disenyo at ang kapangyarihan ng compressor na kinakailangan upang punan ang mga lobo ay medyo maliit. Sa mga wind tunnel na may saradong loop, ang isang makabuluhang bahagi ng kinetic energy na natitira sa daloy ng gas pagkatapos ng pagpasa nito sa lugar ng pagtatrabaho ay ginagamit, na nagpapataas ng kahusayan ng wind tunnel. Sa kasong ito, gayunpaman, kinakailangan upang madagdagan ang pangkalahatang mga sukat ng pag-install.
Sa subsonic wind tunnels, ang mga aerodynamic na katangian ng subsonic helicopters, pati na rin ang mga katangian ng supersonic na sasakyang panghimpapawid sa mga mode ng pag-alis at landing, ay pinag-aralan. Bilang karagdagan, ginagamit ang mga ito upang pag-aralan ang daloy sa paligid ng mga sasakyan at iba pang sasakyan sa lupa, gusali, monumento, tulay, at iba pang mga bagay. Ipinapakita ng figure ang diagram ng closed-loop subsonic wind tunnel.
kanin. 12
1 - pulot-pukyutan 2 - grids 3 - prechamber 4 - confuser 5 - direksyon ng daloy 6 - gumaganang bahagi na may modelo 7 - diffuser, 8 - tuhod na may mga rotary blades, 9 - compressor 10 - air cooler
kanin. labintatlo
1 - pulot-pukyutan 2 - grids 3 - prechamber 4 confuser 5 butas-butas na gumaganang bahagi na may modelo 6 ejector 7 diffuser 8 elbow na may guide vanes 9 air outlet 10 - air supply mula sa mga cylinder
kanin. labing-apat
1 - compressed air cylinder 2 - pipeline 3 - control throttle 4 - leveling grids 5 - honeycomb 6 - deturbulent grids 7 - prechamber 8 - confuser 9 - supersonic nozzle 10 - gumaganang bahagi sa modelo 11 - supersonic diffuser 12 - subsonic diffuser 13 - release sa kapaligiran
kanin. labinlima
1 - cylinder na may mataas na presyon 2 - pipeline 3 - control throttle 4 - heater 5 - prechamber na may pulot-pukyutan at grids 6 - hypersonic axisymmetric nozzle 7 - gumaganang bahagi na may modelo 8 - hypersonic axisymmetric diffuser 9 - air cooler 10 - direksyon ng daloy 11 - hangin supply sa mga ejector 12 - ejector 13 - shutter 14 - vacuum vessel 15 - subsonic diffuser
Depende sa paraan ng bentilasyon ng silid, kaugalian na tumawag:
a) turbulently ventilated o mga silid na mayhindi unidirectional na daloy ng hangin;
b) mga silid na may laminar, o unidirectional, daloy ng hangin.
Tandaan. Ang propesyonal na bokabularyo ay pinangungunahan ng mga termino
"magulo airflow, laminar airflow.
Mga mode sa pagmamaneho nagpapahangin ako
Mayroong dalawang mga mode sa pagmamaneho hangin: laminar? at magulong?. Laminar? ang mode ay nailalarawan sa pamamagitan ng iniutos na paggalaw ng mga particle ng hangin kasama ang parallel trajectories. Ang paghahalo sa daloy ay nangyayari bilang resulta ng interpenetration ng mga molekula. Sa magulong rehimen, ang paggalaw ng mga particle ng hangin ay magulo, ang paghahalo ay dahil sa interpenetration ng mga indibidwal na dami ng hangin at samakatuwid ay nangyayari nang mas intensive kaysa sa laminar na rehimen.
Sa nakatigil na laminar motion, ang airflow velocity sa isang punto ay pare-pareho sa magnitude at direksyon; sa panahon ng magulong paggalaw, ang magnitude at direksyon nito ay nagbabago sa oras.
Ang turbulence ay bunga ng panlabas (ipinapasok sa daloy) o panloob (na nabuo sa daloy) na mga kaguluhan.?. Kaguluhan dumadaloy ang bentilasyon, bilang panuntunan, ng panloob na pinagmulan. Ang sanhi nito ay vortex formation kapag dumadaloy sa paligid ng isang iregularidad?pader at mga bagay.
Ang pamantayan ng pundasyon? Ang magulong rehimen ay ang numero ng Rhea?nolds:
R e = ud / h
saan at ay ang average na bilis ng hangin sa sa loob ng bahay;
D - haydroliko? diameter ng silid;
D= 4S/P
S - cross-sectional area lugar;
R - perimeter ng transverse seksyon ng silid;
v- kinematic?koepisyent ng lagkit ng hangin.
Rhea number? Nolds, sa itaas kung saan ang magulong paggalaw ng mga abutment?chivo, ay tinatawag na kritikal. Para sa lugar ito ay katumbas ng 1000-1500, para sa makinis na mga tubo - 2300. Sa lugar ang paggalaw ng hangin ay karaniwang magulong; kapag sinasala(sa malinis na silid)posible bilang laminar?, at magulong? mode.
Ang mga laminar device ay ginagamit sa mga malinis na silid at ginagamit upang ipamahagi ang malalaking volume ng hangin, na nagbibigay para sa pagkakaroon ng mga espesyal na idinisenyong kisame, floor hood at kontrol ng presyon sa silid. Sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang pagpapatakbo ng mga distributor ng laminar flow ay ginagarantiyahan na magbibigay ng kinakailangang unidirectional flow na may parallel na mga landas ng daloy. Ang mataas na air exchange rate ay nag-aambag sa pagpapanatili ng malapit sa isothermal na mga kondisyon sa supply ng daloy ng hangin. Ang mga kisame na idinisenyo para sa pamamahagi ng hangin na may malalaking palitan ng hangin, dahil sa malaking lugar, ay nagbibigay ng isang maliit na paunang bilis ng daloy ng hangin. Ang pagpapatakbo ng floor-level extractors at room pressure control ay nagpapaliit sa laki ng mga recirculation zone, at ang prinsipyo ng "isang pass at isang exit" ay madaling gumagana. Ang mga nasuspinde na particle ay idiniin sa sahig at inalis, kaya mababa ang panganib ng kanilang recirculation.
Photography ng laminar flow
daloy ng laminar- ang kalmadong daloy ng isang likido o gas na walang paghahalo. Ang likido o gas ay gumagalaw sa mga layer na dumudulas laban sa isa't isa. Habang tumataas ang bilis ng mga layer, o habang bumababa ang lagkit ng fluid, nagiging turbulent ang daloy ng laminar. Para sa bawat likido o gas, ang puntong ito ay nangyayari sa isang tiyak na numero ng Reynolds.
Paglalarawan
Ang mga laminar na daloy ay sinusunod alinman sa napakalapot na likido, o sa mga daloy na nagaganap sa sapat na mababang bilis, gayundin sa mabagal na daloy ng likido sa paligid ng maliliit na katawan. Sa partikular, ang mga daloy ng laminar ay nagaganap sa makitid (capillary) na mga tubo, sa isang lubricant layer sa mga bearings, sa isang manipis na boundary layer na nabubuo malapit sa ibabaw ng mga katawan kapag ang isang likido o gas ay dumadaloy sa paligid nila, atbp. Sa pagtaas ng bilis ng likidong ito, ang isang laminar flow ay maaaring ilang sandali upang mapunta sa isang hindi maayos na magulong daloy. Sa kasong ito, ang puwersa ng paglaban sa paggalaw ay nagbabago nang husto. Ang rehimen ng daloy ng likido ay nailalarawan sa tinatawag na Reynolds number (Re).
Kapag ang halaga Re mas mababa sa isang tiyak na kritikal na numero Re kp , nagaganap ang mga daloy ng laminar fluid; kung Re > Re kp , maaaring maging magulo ang daloy ng rehimen . Ang halaga ng Re cr ay depende sa uri ng daloy na isinasaalang-alang. Kaya, para sa isang daloy sa mga bilog na tubo, Recr ≈ 2200 (kung ang bilis ng katangian ay ang average na bilis ng cross-sectional, at ang laki ng katangian ay ang diameter ng pipe). Samakatuwid, para kay Re kp< 2200 течение жидкости в трубе будет ламинарным.
Bilis ng pamamahagi
Profile ng Velocity Averaging:
a - daloy ng laminar
b - magulong daloy
Sa daloy ng laminar sa isang walang katapusang mahabang tubo, ang bilis sa anumang seksyon ng tubo ay nagbabago ayon sa batas V-V 0 ( 1 - r 2 /a 2 ), saan a - radius ng tubo, r - distansya mula sa axis, V 0 \u003d 2V sr - axial (numerically maximum) na bilis ng daloy; ang kaukulang parabolic velocity profile ay ipinapakita sa fig. a.
Ang friction stress ay nag-iiba sa radius ayon sa isang linear na batas τ=τ w r/a saan τ w = 4μVav/a - friction stress sa pipe wall.
Upang mapagtagumpayan ang mga puwersa ng malapot na friction sa pipe sa panahon ng pare-parehong paggalaw, dapat mayroong isang longitudinal na pagbaba ng presyon, na kadalasang ipinahayag ng pagkakapantay-pantay. P1-P2 = λ(l/d)ρV cf 2 /2 saan P1 at P2 - presyon sa k.-n. dalawang cross section sa layo l mula sa isa't isa λ - koepisyent paglaban depende sa Re para sa laminar flow λ = 64/Re .
Ang hydrodynamics ay ang pinakamahalagang sangay ng physics na nag-aaral ng mga batas ng fluid motion depende sa mga panlabas na kondisyon. Ang isang mahalagang isyu na isinasaalang-alang sa hydrodynamics ay ang tanong ng pagtukoy ng laminar at magulong daloy ng isang likido.
Ano ang isang likido?
Upang mas maunawaan ang isyu ng laminar at magulong daloy ng likido, kinakailangang isaalang-alang muna kung ano ang sangkap na ito.
Ang likido sa pisika ay tinatawag na isa sa 3 pinagsama-samang estado ng bagay, na, sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon, ay maaaring mapanatili ang dami nito, ngunit kung saan, sa ilalim ng impluwensya ng kaunting tangential pwersa, nagbabago ang hugis nito at nagsisimulang dumaloy. Hindi tulad ng isang solidong katawan, sa isang likido ay walang mga puwersa ng paglaban sa mga panlabas na impluwensya na may posibilidad na bumalik sa orihinal nitong hugis. Ang likido ay naiiba sa mga gas dahil nagagawa nitong mapanatili ang dami nito sa isang pare-parehong panlabas na presyon at temperatura.
Mga parameter na naglalarawan sa mga katangian ng mga likido
Ang tanong ng laminar at magulong daloy ay tinutukoy, sa isang banda, ng mga katangian ng sistema kung saan isinasaalang-alang ang paggalaw ng likido, at, sa kabilang banda, ng mga katangian ng likidong sangkap. Narito ang mga pangunahing katangian ng likido:
- Densidad. Ang anumang likido ay homogenous, samakatuwid, upang makilala ito, ang pisikal na dami na ito ay ginagamit, na sumasalamin sa dami ng masa ng isang likidong sangkap na bumabagsak sa dami ng yunit nito.
- Lagkit. Ang halagang ito ay nagpapakilala sa friction na nangyayari sa pagitan ng iba't ibang layer ng fluid habang dumadaloy ito. Dahil ang potensyal na enerhiya ng mga molekula sa mga likido ay humigit-kumulang katumbas ng kanilang kinetic energy, nagiging sanhi ito ng pagkakaroon ng ilang lagkit sa anumang mga tunay na likidong sangkap. Ang pag-aari na ito ng mga likido ay ang dahilan para sa pagkawala ng enerhiya sa kurso ng kanilang daloy.
- Compressibility. Sa pagtaas ng panlabas na presyon, ang anumang likidong sangkap ay binabawasan ang dami nito, gayunpaman, para sa mga likido ang presyon na ito ay dapat na sapat na malaki upang bahagyang bawasan ang dami na kanilang sinasakop, samakatuwid, para sa karamihan ng mga praktikal na kaso, ang estado ng pagsasama-sama na ito ay itinuturing na hindi mapipigil.
- Pag-igting sa ibabaw. Ang halagang ito ay natutukoy sa pamamagitan ng gawaing dapat gastusin upang makabuo ng isang yunit na ibabaw ng likido. Ang pagkakaroon ng pag-igting sa ibabaw ay dahil sa pagkakaroon ng mga puwersa ng intermolecular na pakikipag-ugnayan sa mga likido, at tinutukoy ang kanilang mga katangian ng capillary.
daloy ng laminar
Pag-aaral sa tanong ng magulong at laminar na daloy, una nating isaalang-alang ang huli. Kung para sa isang likido na nasa isang tubo, ang isang pagkakaiba sa presyon ay nilikha sa mga dulo ng tubo na ito, pagkatapos ay magsisimula itong dumaloy. Kung ang daloy ng isang sangkap ay kalmado, at ang bawat isa sa mga layer nito ay gumagalaw sa isang makinis na tilapon na hindi nagsalubong sa mga linya ng paggalaw ng iba pang mga layer, kung gayon ang isa ay nagsasalita ng isang rehimeng daloy ng laminar. Sa panahon nito, ang bawat molekula ng likido ay gumagalaw sa kahabaan ng tubo kasama ang isang tiyak na tilapon.
Ang mga tampok ng daloy ng laminar ay ang mga sumusunod:
- Walang paghahalo sa pagitan ng mga indibidwal na layer ng fluid substance.
- Ang mga layer na mas malapit sa axis ng pipe ay gumagalaw sa mas mataas na bilis kaysa sa mga nasa paligid nito. Ang katotohanang ito ay nauugnay sa pagkakaroon ng mga puwersa ng alitan sa pagitan ng mga likidong molekula at ang panloob na ibabaw ng tubo.
Ang isang halimbawa ng laminar flow ay ang parallel jet ng tubig na dumadaloy mula sa shower. Kung ang ilang patak ng isang pangulay ay idinagdag sa isang laminar flow, makikita ng isa kung paano sila iginuhit sa isang jet, na nagpapatuloy sa makinis na daloy nito nang walang paghahalo sa dami ng likido.
magulong daloy
Ang mode na ito ay pangunahing naiiba sa laminar. Ang magulong daloy ay isang magulong daloy kung saan ang bawat molekula ay gumagalaw sa isang arbitrary na tilapon na maaari lamang mahulaan sa unang sandali ng oras. Ang mode na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga eddies at circular motions ng maliliit na volume sa daloy ng fluid. Gayunpaman, sa kabila ng randomness ng mga trajectory ng mga indibidwal na molekula, ang pangkalahatang daloy ay gumagalaw sa isang tiyak na direksyon, at ang bilis na ito ay maaaring makilala ng ilang average na halaga.
Ang isang halimbawa ng magulong daloy ay ang daloy ng tubig sa ilog ng bundok. Kung ang isang tina ay nahuhulog sa gayong daloy, makikita ng isa na sa unang sandali ng oras ay lilitaw ang isang jet, na magsisimulang makaranas ng mga pagbaluktot at maliliit na pag-ikot, at pagkatapos ay mawawala, na pinaghalo sa buong dami ng likido.
Ano ang tumutukoy sa daloy ng isang likido?
Ang mga rehimen ng lamina o magulong daloy ay nakasalalay sa ratio ng dalawang dami: ang lagkit ng fluid substance, na tumutukoy sa friction sa pagitan ng mga layer ng fluid, at ang mga inertial na puwersa, na naglalarawan sa bilis ng daloy. Ang mas malapot na sangkap, at mas mababa ang rate ng daloy nito, mas mataas ang posibilidad ng daloy ng laminar. Sa kabaligtaran, kung ang lagkit ng likido ay mababa at ang bilis ng paggalaw nito ay mataas, kung gayon ang daloy ay magiging magulong.
Nasa ibaba ang isang video na malinaw na nagpapaliwanag sa mga tampok ng itinuturing na mga rehimen ng daloy ng sangkap.
Paano matukoy ang rehimen ng daloy?
Para sa pagsasanay, ang tanong na ito ay napakahalaga, dahil ang sagot dito ay nauugnay sa mga tampok ng paggalaw ng mga bagay sa isang fluid medium at ang laki ng pagkawala ng enerhiya.
Ang paglipat sa pagitan ng laminar at magulong daloy ng likido ay maaaring matantya gamit ang tinatawag na mga numero ng Reynolds. Ang mga ito ay isang walang sukat na dami at ipinangalan sa Irish engineer at physicist na si Osborne Reynolds, na sa pagtatapos ng ika-19 na siglo ay iminungkahi na gamitin ang mga ito upang praktikal na matukoy ang mode ng paggalaw ng isang likidong substance.
Maaari mong kalkulahin ang Reynolds number (laminar at turbulent flow ng isang likido sa isang pipe) gamit ang sumusunod na formula: Re = ρ*D*v/μ, kung saan ang ρ at μ ay ang density at lagkit ng substance, ayon sa pagkakabanggit, v ay ang average na bilis ng daloy nito, D ay ang diameter ng mga tubo. Sa formula, ang numerator ay sumasalamin sa mga inertial na puwersa o daloy, at ang denominator ay tumutukoy sa mga puwersa ng friction o lagkit. Mula dito maaari nating tapusin na kung ang bilang ng Reynolds para sa sistemang isinasaalang-alang ay malaki, kung gayon ang likido ay dumadaloy sa isang magulong rehimen, at kabaliktaran, ang mga maliliit na numero ng Reynolds ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng isang laminar flow.
Mga tiyak na kahulugan ng mga numero ng Reynolds at mga gamit nito
Gaya ng nabanggit sa itaas, maaaring gamitin ang Reynolds number upang matukoy ang laminar at magulong daloy. Ang problema ay nakasalalay ito sa mga tampok ng system, halimbawa, kung ang tubo ay may mga iregularidad sa panloob na ibabaw nito, kung gayon ang magulong daloy ng tubig dito ay magsisimula sa mas mababang mga rate ng daloy kaysa sa isang makinis.
Ang mga istatistika ng maraming mga eksperimento ay nagpakita na, anuman ang sistema at likas na katangian ng likido, kung ang bilang ng Reynolds ay mas mababa sa 2000, kung gayon ang laminar motion ay nangyayari, ngunit kung ito ay higit sa 4000, kung gayon ang daloy ay nagiging magulong. Ang mga intermediate na halaga ng mga numero (mula 2000 hanggang 4000) ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng isang transisyonal na rehimen.
Ang mga numerong ito ng Reynolds ay ginagamit upang matukoy ang paggalaw ng iba't ibang mga teknikal na bagay at kagamitan sa fluid media, upang pag-aralan ang daloy ng tubig sa pamamagitan ng mga tubo na may iba't ibang hugis, at gumaganap din ng mahalagang papel sa pag-aaral ng ilang biological na proseso, halimbawa, ang paggalaw. ng mga mikroorganismo sa mga daluyan ng dugo ng tao.
) gumagalaw na parang nasa mga layer na kahanay sa direksyon ng daloy. Ang L. t. ay sinusunod alinman sa napakalapot na likido, o sa mga daloy na nagaganap sa sapat na mababang bilis, gayundin sa kaso ng isang mabagal na daloy ng likido sa paligid ng mga katawan ng maliliit na sukat. Sa partikular, ang L. t. ay nagaganap sa makitid (capillary) na mga tubo, sa isang lubricant layer sa mga bearings, sa isang manipis na boundary layer na nabubuo malapit sa ibabaw ng mga katawan kapag ang isang likido o gas ay dumadaloy sa kanilang paligid, atbp. Na may pagtaas sa ang bilis ng paggalaw ng isang naibigay na likido, L. t. sa ilang sandali ay pumasa sa . Kasabay nito, ang lahat ng mga katangian nito ay makabuluhang nagbabago, lalo na, ang istraktura ng daloy, profile ng bilis, at ang batas ng paglaban. Ang rehimen ng daloy ng likido ay nailalarawan sa pamamagitan ng Reynolds number Re. Kapag ang Re value ay mas mababa sa critical mga numero Rekr, L. t. nagaganap ang likido; kung Re > Recr, nagiging turbulent ang daloy. Ang halaga ng Recr ay depende sa uri ng daloy na isinasaalang-alang. Kaya, para sa isang daloy sa mga bilog na tubo, ReKp »2300 (kung ang bilis ng katangian ay itinuturing na average sa seksyon , at ang laki ng katangian ay ang diameter ng tubo). Sa Recr
Pisikal na Encyclopedic Dictionary. - M.: Encyclopedia ng Sobyet. Editor-in-Chief A. M. Prokhorov. 1983 .
DALOY NG LAMINAR
(mula sa lat. lamina - plate) - isang ordered flow regime ng isang malapot na likido (o gas), na nailalarawan sa kawalan ng paghahalo sa pagitan ng mga katabing layer ng likido. Ang mga kondisyon kung saan ang isang matatag, ibig sabihin, hindi nilalabag ng mga random na perturbations, linear t. Reynolds numbers Re. Para sa bawat uri ng daloy, mayroong ganoong numero R e Kr, naz. mababang kritikal Reynolds number, na para sa alinman Re
Isang ideya tungkol sa mga tampok ng linear t. tubo. Para sa kasalukuyang ito R e Kr 2200, kung saan Re= ( -
ang average na rate ng daloy ng likido, d- diameter ng tubo,
- kinematic koepisyent lagkit, - dynamic. koepisyent lagkit, ay ang density ng likido). Kaya, ang praktikal na matatag na L. t. ay maaaring maganap alinman sa medyo mabagal na daloy ng isang sapat na malapot na likido o sa napakanipis (capillary) na mga tubo. Halimbawa, para sa tubig (\u003d 10 -6 m 2 / s sa 20 ° C), ang matatag na L. t. s \u003d 1 m / s ay posible lamang sa mga tubo na may diameter na hindi hihigit sa 2.2 mm.
Sa linear t. sa isang walang katapusang mahabang tubo, ang bilis sa anumang seksyon ng pipe ay nagbabago ayon sa batas - (1 - - r 2 /a 2), saan a- radius ng tubo, r- distansya mula sa axis, - axial (numerically maximum) flow velocity; kaukulang parabolic. ang profile ng bilis ay ipinapakita sa fig. a. Ang friction stress ay nag-iiba sa kahabaan ng radius ayon sa linear law kung saan = ay ang friction stress sa pipe wall. Upang mapagtagumpayan ang mga puwersa ng malapot na friction sa pipe sa panahon ng pare-parehong paggalaw, dapat mayroong isang longitudinal na pagbaba ng presyon, na kadalasang ipinahayag ng pagkakapantay-pantay. P 1-P 2 
saan p1 at p 2 - presyon sa k.-n. dalawang cross section sa layo l mula sa bawat isa, - koepisyent. paglaban, depende sa para sa L. t. . Tinutukoy ng pangalawang likido sa tubo sa L. t Batas ni Poiseuille. Sa mga tubo na may hangganan na haba, ang inilarawan na linear t. ay hindi naitatag kaagad, at sa simula ng tubo mayroong isang tinatawag na. ang seksyon ng pasukan, kung saan ang profile ng bilis ay unti-unting nababago sa isang parabolic. Tinatayang haba ng pumapasok
Pamamahagi ng bilis sa seksyon ng pipe: a- na may laminar flow; b- sa magulong daloy.
Kapag ang daloy ay nagiging magulong, ang istraktura ng daloy at profile ng bilis ay nagbabago nang malaki (Fig. 6
) at ang batas ng paglaban, ibig sabihin, pagtitiwala sa Re(cm. hydrodynamic resistance).
Bilang karagdagan sa mga tubo, ang L. t. ay nagaganap sa lubrication layer sa mga bearings, malapit sa ibabaw ng mga katawan na naka-streamline na may mababang lagkit na likido (tingnan ang boundary layer) kapag ang isang napakalapot na likido ay dumadaloy nang dahan-dahan sa paligid ng maliliit na katawan (tingnan, sa partikular, Stokes formula). Ang teorya ng linear t. kimika.
Lit.: Landau L. D., Lifshitz E. M., Mechanics of continuum media, 2nd ed., M., 1954; Loitsyansky L. G., Mechanics of liquid and gas, 6th ed., M., 1987; Targ S. M., Mga pangunahing problema ng teorya ng mga daloy ng laminar, M.-L., 1951; Slezkin N. A., Dynamics of a viscous incompressible fluid, M., 1955, ch. 4 - 11. S. M. Targ.
Pisikal na encyclopedia. Sa 5 volume. - M.: Encyclopedia ng Sobyet. Editor-in-Chief A. M. Prokhorov. 1988 .
Tingnan kung ano ang "LAMINAR FLOW" sa ibang mga diksyunaryo:
Modern Encyclopedia
daloy ng laminar- (mula sa Latin na lamina plate, strip), isang nakaayos na daloy ng isang likido o gas, kung saan ang likido (gas) ay gumagalaw, kumbaga, sa mga layer na kahanay sa direksyon ng daloy. Ang daloy ng laminar ay sinusunod alinman sa mga daloy na nagaganap sa ... ... Illustrated Encyclopedic Dictionary
- (mula sa lat. lamina plate strip), isang daloy kung saan ang isang likido (o gas) ay gumagalaw sa mga layer nang walang paghahalo. Ang pagkakaroon ng isang laminar flow ay posible lamang hanggang sa isang tiyak, tinatawag na. kritikal, Reynolds number Recr. Kasama si Re,…… Malaking Encyclopedic Dictionary
- (mula sa Latin na lamina plate, strip * a. laminar flow; n. Laminarstromung, laminare Stromung; f. ecoulement laminaire, courant laminaire; i. corriente laminar, torrente laminar) isang nakaayos na daloy ng likido o gas, na may likido . .. ... Geological Encyclopedia
- (mula sa Latin na lamina plate, strip) isang malapot na daloy ng likido kung saan ang mga particle ng daluyan ay gumagalaw sa isang maayos na paraan sa pamamagitan ng mga layer at ang mga proseso ng paglipat ng masa, momentum at enerhiya sa pagitan ng mga layer ay nangyayari sa antas ng molekular. Isang tipikal na halimbawa ng L. t. ... ... Encyclopedia ng teknolohiya
LAMINAR FLOW, ang tuluy-tuloy na daloy ng isang likido o gas na walang agitation. Ang likido o gas ay gumagalaw sa mga layer na dumudulas laban sa isa't isa. Habang tumataas ang bilis ng mga layer, o habang bumababa ang lagkit... ... Pang-agham at teknikal na encyclopedic na diksyunaryo - ang paggalaw ng isang malapot na likido (o gas), kung saan ang likido (o gas) ay gumagalaw sa magkahiwalay na parallel na mga layer nang walang kaguluhan at paghahalo sa isa't isa (kumpara sa magulong (tingnan)). Bilang resulta (halimbawa, sa isang tubo), ang mga layer na ito ay may ... ... Mahusay na Polytechnic Encyclopedia
daloy ng laminar- Kalmado, maayos na paggalaw ng tubig o hangin na gumagalaw parallel sa direksyon ng daloy, kumpara sa magulong daloy ... Diksyunaryo ng Heograpiya
