Flux laminar vs flux turbulent
Dinamica fluidelor este o parte importantă a fizicii clasice, iar aplicațiile rulează de la irigare la fiziologia umană. Are contribuții semnificative de inginerie în domeniile aerospațiale, maritime, irigații, hidraulice și multe alte discipline.
Debitul fluidului variază de la o stare la alta și, pentru ușurința analizei, curgerea este clasificată în diferite regimuri în care proprietățile fluidului, cum ar fi viteza, presiunea, densitatea și vâscozitatea caracterizează fiecare regim. Fluxul turbulent și cel laminar sunt cele două clase principale de regimuri de curgere.
Ce este fluxul laminar?
Când particulele de fluid curg fără a se intersecta traseele reciproce, iar viteza particulei este întotdeauna tangențială la traiectoria particulei, se spune că fluxul este fluid. Când are loc curgerea fluidă, straturile de particule fluide au tendința de a aluneca peste particulele adiacente fără a perturba mișcarea celorlalți, iar acest lucru se întâmplă în straturi sau lamine de curgere a fluidului. Un astfel de flux este cunoscut ca flux laminar. Curgerea laminară sau curgerea fluidă are loc atunci când viteza fluidului este relativ scăzută.
În fluxul laminar, stratul în contact cu o suprafață staționară are viteză zero și, în direcția perpendiculară pe suprafață, viteza straturilor tinde să crească. De asemenea, viteza, presiunea, densitatea și alte proprietăți dinamice ale fluidului rămân neschimbate în fiecare punct din spațiul fluxului.
Numărul Reynolds este un indiciu cât de bun poate fi supus unui fluid laminar. Când numărul Reynolds este scăzut, fluxul tinde să fie laminar, iar forțele vâscoase sunt forma dominantă de interacțiune între straturi. Când numărul Reynolds este mare, fluxul tinde să fie turbulent, iar forțele inerțiale sunt forma dominantă de interacțiune între straturi.
Ce este fluxul turbulent?
Când proprietățile fluidului dintr-un flux variază rapid în timp, adică atunci când modificările de viteză, presiune, densitate și alte proprietăți ale curgerii arată modificări aleatorii și arbitrare, curgerea este cunoscută ca un flux turbulent.
Debitul fluidului dintr-o conductă cilindrică uniformă cu o lungime finită, cunoscut și sub denumirea de curgere Poiseuille, va avea turbulențe în flux atunci când numărul Reynolds atinge numărul critic 2040. Cu toate acestea, în general, debitul poate să nu fie explicit. fi turbulent atunci când numărul Reynolds este mai mare de 10000.
Un flux turbulent se caracterizează prin natura sa aleatorie, difuzivitate și vorticitate. Fluxul conține turbulențe, curenți încrucișați și vârtejuri.
Care este diferența dintre fluxul laminar și cel turbulent?
• În fluxul laminar, curgerea are loc la viteze mici și la un număr Reynolds scăzut, în timp ce curgerea turbulentă are loc la viteze mari și la un număr Reynolds ridicat.
• În fluxul laminar, traseul liniilor de fluid este regulat și fluid acolo unde nu există nicio perturbare laterală a căilor fluidelor și fluidul curge în straturi. În fluxul turbulent, modelul de curgere este neregulat și haotic, unde apar vârtejuri, vârtejuri și curenți încrucișați.
• În fluxul laminar, proprietățile fluidului într-un punct din spațiu rămân constante în timp, în timp ce, în flux turbulent, proprietățile fluidului într-un punct sunt stocastice.
