ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Режимы движения реальной жидкости из "Основные процессы и аппараты химической технологии Кн.1" Существование двух принципиально различных режимов движения жидкости было обнаружено Гагеном и Д. И. Менделеевым (1880 г.). Наиболее полно исследовал это явление Рейнольдс (1893 г.) при помощи прибора, состоящего из резервуара /, в нижней части которого выведена горизонтальная прозрачная труба 2 (рис. 1-8, а). Левый конец трубы имеет плавный вход, а правый — снабжен краном 3. Над резервуаром /, наполненным жидкостью, расположен бачок 4 с темной краской, подводимой открыванием краника 5 по тонкой трубке 6 во входное сечение трубы 2. Поддерживая в резервуаре 1 постоянный уровень жидкости, можно изменять расход последней (и, следовательно, скорость) в трубе 2, варьируя степень открытия крана 3. [c.39] ДОМ ЖИДКОСТИ при отсутствии ее возмущения в расходном резервуаре существование ламинарного режима течения возможно и при Reкp 2320. [c.40] Безразмерный комплекс Ре = wdh = wdp/ JL, называемый числом, нли критерием, Рейнольдса, как будет показано ниже, является динамической характеристикой потока реальной жидкости. [c.40] В отличие от ламинарного потока, характеризующегося, как уже отмечалось, параллельно-струйчатым, или слоистым, движением жидкости, при турбулентном режиме частицы последней движутся по сложным и разнообразным траекториям, соударяясь друг с другом и со стенками трубы или канала. В каждой точке турбулентного потока происходит беспорядочное изменение скорости во времени (колебание, пульсация), но ее среднее значение в данной точке при установившемся движении постоянно. Структуру турбулентного поюка представляют схематически так (рис. 1-8, б). Непосредственно у омываемой стенки располагается тонкий пограничный слой (толщиной б), который движется ламннарно. Вся остальная масса жидкости образует турбулентное ядро потока. В каждой из этих зон средине скорости частиц возрастают по мере удаления от стенки, но в различной степени. На это указывает то обстоятельство, что гидравлическое сопротивление (потерянный напор к ), как показали опыты Рейнольдса, растет при ламинарном режиме пропорционально средней скорости потока т, а при турбулентном — пропорционально (в шероховатых трубах ш ). [c.40] В частном случае, когда = Аи)у = Aw , турбулентность называется изотропной. [c.41] Благодаря перемешиванию жидкости в турбулентном потоке происходит интенсивный перенос ее частиц в поперечном направлении, сопровождающийся переносом количества движения. В этом переносе участвуют совокупности частиц ( комки , вихри) жидкости, которые проходят некоторый путь длиной I, после чего разрушаются. Путь I, проходимый совокупностью частиц в поперечном направлении к оси потока от момента ее возникновения до момента разрушения, является средней характеристикой амплитуды турбулентных пульсаций (масштаба турбулентности) и называется путем смешения. Энергия, затрачиваемая на поддержание рассматриваемого состояния, непрерывно переходит от пульсаций крупного масштаба (в турбулентном ядре) к пульсациям малого масштаба (в пограничном слое). Так как энергия при колебательном движении равна произведению амплитуды колебаний на их частоту, то крупномасштабные пульсации происходят с низкими, а мелкомасштабные —с высокими частотами. [c.41] Заметим, что в отличие от динамической вязкости р, являющейся свойством каждой жидкости, величина рт зависит от скорости жидкости, расстояния от стенки, интенсивности и масштаба турбулентности она изменяется от нуля у стенок трубы до сравнительно больших значений на оси потока. [c.42] Вернуться к основной статье