Сондата Суперпроф Пито
12 юни 2019 г., 9 минути време за четене
Ламинарен поток
В зависимост от различни параметри като вискозитета на течността и енергията, която изтласква течността към поток, може да има различен тип поток: има ламинарен поток, поток на Поазейл, поток на Сток и много други. Уверете се, че знаете поне тяхното определение.
Общ
Когато говорим за ламинарен поток в механиката на флуида, ние предизвикваме начина на протичане на флуида в случая, когато цялата течност тече повече или по-малко в една и съща посока и че без локалните различия не се разстройват. Тогава ние сме в опозиция на турбулентния режим, по време на който потокът създава вихри, които взаимно ще си противоречат.
По този начин, когато човек се стреми да циркулира течност в тръба, той се стреми да създаде ламинарен поток, така че да има по-малко спадане на налягането. Но ние също се опитваме да настроим ламинарен поток, когато искаме да накараме самолет да лети, така че полетът да е стабилен и предсказуем, използвайки уравнения.
Ламинарен поток от микроскопична перспектива
Винаги е интересно да се приведе микроскопична гледна точка към отражение. наистина, макар че нищо не се вижда от макроскопична гледна точка, много може да се случи в света на много малките.
Когато наблюдаваме ламинарен поток в микроскопичен мащаб, можем да забележим, че две частици течности, които са съседни в определен момент, ще останат близо през следващите моменти на наблюдение. От това наблюдение можем да опишем поле на скоростта чрез използване на класически техники на математически анализ.
Ако потокът стане бурен, той става без видима организация. Използваните преди това класически техники на математически анализ вече не са достатъчни за описване на полето на скоростта.
Ламинарен поток от макроскопична гледна точка
Подобно на понятието турбулентен режим, понятието ламинарен режим е много силно свързано с вискозитета на движещата се течност. В действителност, когато течността се намира в тръба или около препятствие, тогава, в близост до стена, на която относителната скорост на течността е нула, тогава можем да наблюдаваме появата на силни вариации в скоростта, в рамките на които вискозитетът е участващи.
По-точно можем да кажем, че вискозният поток се характеризира с безразмерно число, наречено число на Рейнолдс. Тогава това число дава възможност да се измери относителната важност на инерционните сили, които са свързани със скоростта и на силите на триене, които са свързани с вискозитета.
По този начин, ако последните са преобладаващи, тогава можем да кажем, че триенето, което възниква между два слоя течности, поддържа тяхната кохезия: по този начин получаваме ламинарен поток.
В случай, че числото на Рейнолдс се увеличи над определен праг, тогава потокът се дестабилизира. В този случай може да има турбулентен режим, който ще настъпи след настъпване на преходна фаза, повече или по-малко важна.
Номер на Рейнолдс
Числото на Рейнолдс, отбелязано Re, съответства на безразмерно число, което се използва в механиката на течностите. Тогава това количество дава възможност да се характеризира поток, по-специално естеството на неговия режим. По този начин е възможно да се разбере дали потокът е ламинарен, преходен или турбулентен.
Ламинарен поток в случай на профилирано тяло във въздух
Някои автомобили, но особено самолети, са профилирани, за да могат лесно да влязат във въздуха. Всъщност това позволява аеродинамика, както и стабилност на пътя, което осигурява съществена безопасност и комфорт в определени случаи.
Тъй като вискозитетът на въздуха е много по-нисък от вискозитета на водата, тогава можем да заключим, че ефектът му по същия начин е по-нисък и е ограничен само до зоната близо до стената, в която можем да забележим, че скоростта задължително варира . Тогава тази зона на ефект се нарича граничен слой. По този начин, когато човек е разположен на достатъчно разстояние от стената, може да забележи, че вариациите стават достатъчно малки, за да може да се пренебрегне вискозитетът. Следователно можем да считаме течността за перфектна, когато е разположена около препятствието, към което добавяме граничния слой.
към това е възможно да се добави, че при предния ръб на крило, тъй като относителната скорост е нула, вискозитетът няма ефект. Ламинарният граничен слой в крайна сметка се превръща в турбулентен слой. Частта от този слой близо до стената обаче представлява ламинарен филм.
Законът на Поазейл
Законът на Поазейл, който също се нарича закон на Хаген-Поазейл, дава възможност да се опише това, което се нарича ламинарен поток, т.е. поток под формата на паралелни потоци течност, на вискозна течност в цилиндрична тръба. Логично наричаме поток на Poiseuille всеки поток, който следва закона на Poiseuille.
Като цяло законът на Поазейл дава възможност да се опише по теоретичен начин връзката между скоростта на потока на потока и вискозитета на течността, но също така и разликата в налягането в краищата на тръбата, както и дължината и радиуса. от същия този тръбопровод.