Режимы течения жидкости в трубах.

Опыты показывают, что возможны два режима или два вида течения жидкостей (а также газов) в трубах:

-ламинарное;

-турбулентное.

Ламинарное течение (в переводе с латинского - «слоистое») - это слоистое течение без перемешивания частиц жидкости и без пульсаций скорости.

При ламинарном течении все линии тока определяются формой руста, а в прямой трубе постоянного сечения все линии тока параллельны оси трубы.

Ламинарное течение является упорядоченным, а при постоянном напоре -установившимся течением, в котором отсутствуют перемешивание частиц жидкости, пульсации скорости и давления.

Турбулентное течение (в переводе с латинского - «бурное. возмущенное») - это течение, сопровождающееся интенсивным перемешиванием жидкости и пульсациями скоростей и давлений.

При турбулентном течении наряду с основным продольным перемещением жидкости вдоль русла имеют место поперечные перемещения и вращательное движение отдельных объёмов жидкости. Поэтому при турбулентном течении линии тока редко совпадают с формой русла, а траектории частиц имеют вид (замысловатых) сложных, вихреобразных кривых.

Это безразмерное число называется критическим числом Рейнольдса по имени английского учёного, который установил этот критерий, и обозначается:

Из опытов определено, что

Однако можно говорить не только о критическом числе R_c, соответствующем смене режима, но и о фактическом числе Рейнольдса для того или иного потока и выражать его через фактическую скорость, т.е.:

(безразмерная величина)

1 стокс = см²/сек 1 ст * 10^-2 = 1 _Сст = 1 мм²/сек.

Таким образом, мы получаем критерий, позволяющий судить о режиме течения жидкости в трубе. При значениях числа - течение турбулентное, при течение ламинарное.

Ламинарные течения на практике встречаются в тех случаях, когда по трубам движутся весьма вязкие жидкости, например: смазочные масла, глицериновые смеси и др.

Турбулентное течение наблюдается в водопроводах и в трубопроводах, по которым движутся бензин, керосин, спирты и кислоты, т.е. маловязкие жидкости.

Это законы гидродинамического подобия, включающего в себя подобие геометрическое, кинематическое и динамическое.

Геометрическое подобие - это пропорциональность сходственных размеров и равенство соответствующих углов.

Кинематическое подобие - это подобие линий тока и пропорциональность сходственных скоростей, и наличие геометрического подобия.

Динамическое подобие - это пропорциональность сил, действующих на сходственные элементы, кинематически (и геометрически) подобных, потоков и равенство углов, характеризующих направление этих сил.

Гидродинамическое подобие - это подобие потоков несжимаемой жидкости, включающее в себя подобие геометрическое, кинематическое и динамическое.