Ламинарное движение потока

Наблюдения
показывают, что в природе существуют
два различных
вида движения жидкости: во-первых,
слоистое, упорядоченное
или ламинарное движение, при котором
отдельные слои жидкости скользят друг
относительно друга, не смешиваясь
между собой, и, во-вторых, неупорядоченное,
так называемое
турбулентное движение, когда частицы
жидкости движутся
по сложным, все время изменяющимся
траекториям и в жидкости
происходит интенсивное перемешивание.

Уже
давно было
известно, что вязкие жидкости (масла)
движутся большей частью
упорядоченно, а маловязкие жидкости
(вода, воздух) почти
всегда неупорядоченно. Ясность в вопрос
о том, как именно будет происходить
движение жидкости в тех или иных условиях,
была внесена в 1883 г. в результате опытов
английского физика Рейнольдса.

Опытная
установка Рейнольдса представлена на
рис. 26. К
баку А
с
водой присоединена стеклянная труба
В.
Открывая
частично
вентиль С, можно заставить течь воду по
трубе с различными
скоростями. Из сосуда D
по
трубке Е
в
устье трубы В
поступает
краска. При малых скоростях движения
воды в трубе
окрашенная струйка не размывается
окружающей ее водой и
имеет вид натянутой нити (рис. 27, а). Поток
в этом случае называют
ламинарным. При увеличении скорости
движения воды
окрашенные струйки получают вначале
волнистое очертание (рис.
27,б), а затем почти внезапно исчезают,
размываясь по всему
сечению трубы и окрашивая всю жидкость.
Движение жидкости
становится неупорядоченным, отдельные
частицы окрашенной
жидкости разлетаются во все стороны,
сталкиваются друг
с другом, ударяются о стенки и т. д. (рис.
27, в). Такое
движение
жидкости называют турбулентным. Основная
особенность
турбулентного движения заключается в
наличии поперечных к направлению
движения составляющих скорости,
накладывающихся
на основную скорость в продольном
направлении.

Опыты Рейнольдса показали,
что переход от ламинарного течения
к турбулентному происходит при
определенной скорости
(так называемая критическая
скорость), которая,
однако, для
труб разных диаметров оказалась
различной, возрастающей
с увеличением вязкости и уменьшающейся
с уменьшением диаметра
трубы.

Наблюдения
показывают, что в природе существуют
два различных вида движения жидкости:
во-первых, слоистое упорядоченное, или
ламинарное, движение, при котором
отдельные слои жидкости скользят
относительно друг друга, не смешиваясь
между собой, и, во-вторых, неупорядоченное,
или турбулентное, движение, когда частицы
жидкости движутся по сложным, все время
изменяющимся траекториям и в жидкости
происходит интенсивное перемешивание.
Уже давно известно, что вязкие жидкости
(масла) движутся большей частью
упорядочение, а маловязкие жидкости
(вода, воздух) — почти всегда
неупорядоченно. Ясность в вопросе о
том, как именно будет происходить
движение жидкости в тех или иных условиях,
была внесена в 1883 году в результате
опытов английского физика Рейнольдса.

В опытной установке Рейнольдса
(рис. 4.2) к баку с водой 2 присоединена
стеклянная труба 4. Открывая частично
вентиль 5, можно заставить течь воду по
трубе с различными скоростями. Из сосуда
по трубке в устье трубы поступает краска
из бачка 1 по трубке 3. При малых скоростях
движения воды в трубе окрашенная струйка
не размывается окружающей ее водой и
имеет вид натянутой нити (рис. 4.2,а) — поток в этом случае называютламинарным. При увеличении скорости
движения воды, окрашенные струйки
получают вначале волнистое очертание
и при этом изменяются с течением времени
(рис. 4.2, б)) — поток в этом случае
называют переходной областью. При
дальнейшем увеличении степени открытия
крана, увеличивается скорость движения
жидкости, и окрашенные частицы размываются
по всему сечению трубы и окрашивая всю
жидкость. Движение жидкости становится
неупорядоченным, отдельные частицы
окрашенной жидкости разлетаются в
разные стороны, сталкиваются друг с
другом, ударяются о стенки и т. д. (рис.
4.4, с). Такое движение жидкости называюттурбулентным. Основная особенность
турбулентного движения заключается в
наличии поперечных к направлению
движения составляющих скорости,
накладывающихся на основную скорость
в продольном направлении. Из опытов
Рейнольдса следует, что существует
только два режима движения жидкостиламинарныйитурбулентныйи
переходная область между ними. Опыты
Рейнольдса показали, что переход от
ламинарного течения к турбулентному
происходит при определенной скорости
(так называемая критическая скорость),
которая, однако, для труб разных диаметров
оказывается различной, возрастающей с
увеличением вязкости и снижающейся с
уменьшением диаметра трубы. Наличие
режимов движения отражается на потерях
напора на трение. При ламинарном режиме
движения потери напора пропорциональны
скорости, а при турбулентном режиме
потери напора пропорциональны скорости
в степени 1,75 – 2, что показано на рисунке

Основываясь
на некоторых теоретических соображениях,
а также на результатах опытов, Рейнольдс
установил общие условия, при которых
возможны существование ламинарного и
турбулентного режимов движения жидкости
и переход от одного режима к другому.
Оказалось, что состояние (режим) потока
жидкости в трубе зависит от безразмерного
числа, которое учитывает основные
факторы, определяющие это движение:
среднюю скорость v,
диаметр трубыd,
плотность жидкостии ее абсолютную вязкость..
Это число (позже оно стало называться
числом Рейнольдса) имеет вид:

Диаметр
d в числе Рейнольдса
может быть заменен любым линейным
диаметром, связанным с условиями течения
или обтекания (диаметр трубы, диаметр
падающего в жидкости шара, длина
обтекаемой жидкостью пластинки и др.).

Вопрос
о неустойчивости ламинарного движения
и о его переходе в турбулентное, а также
о величине критического числа Рейнольдса
подвергался тщательному теоретическому
и экспериментальному изучению, но до
сих пор не получил еще достаточно полного
решения. Наиболее часто в расчетах
принимают для критического числа
Рейнольдса при движении жидкости в
трубах значение

отвечающее
переходу движения жидкости из турбулентного
в ламинарное: при переходе движения из
ламинарного в турбулентное критическое
число Рейнольдса имеет большую величину
(для хорошо закругленного плавного
входа оно может быть доведено до 20000).

Проведенные
исследования показывают также, что
критическое число Рейнольдса увеличивается
в сужающихся трубах и уменьшается в
расширяющихся. Это можно объяснить тем,
что при ускорении движения частиц
жидкости в сужающихся трубах их тенденция
к поперечному перемешиванию уменьшается,
а при замедленном течении в расширяющихся
трубах усиливается.

По
критическому числу Рейнольдса легко
можно найти также критическую скорость,
т. е. скорость, ниже которой всегда будет
происходить ламинарное движение
жидкости:

Предположив,
что режим движения
зависит только от четырех величин:v, d,
 и которые имеют размерность:

Так,
как режим движения не имеет размерности,
то в правой части должна быть безразмерная
величина. Из оставшихся величин,
последовательно, исключая размерности
массы, времени и расстояния можно
получить безразмерный параметр, который
и будет числом Рейнольдса.

Дата публикации:
5 лет назад

Ламинарный режим движения жидкости

Движение жидкости, наблюдаемое при малых скоростях, при котором отдельные струйки жидкости движутся параллельно друг другу и оси потока, называют ламинарный режим движения жидкости.

В этой статье подробно описывается процесс ламинарного режима, переход в ламинарного режима из турбулентный, формула и закон этого режима и многое другое.

Очень наглядное представление о ламинарном режиме движения жидкости можно получить из опыта Рейнольдса. Подробное описание здесь.

Жидкая среда вытекает из бака через прозрачную трубу и через кран уходит на слив. Таким образом жидкость течет с определенным небольшим и постоянным расходом.

На входе в трубу установлена тонкая трубочка по которой в центральную часть потока поступает подкрашенная среда.

При попадании краски в поток жидкости движущейся с небольшой скоростью красная краска будет двигаться ровной струйкой. Из этого опыта можно сделать вывод о слоистом течении жидкости, без перемешивания и вихреообразования.

Такой режим течения жидкости принято называть ламинарным.

Рассмотрим основные закономерности ламинарного режима при равномерном движении в круглых трубах, ограничиваясь случаями, когда ось трубы горизонтальна.

При этом мы будем рассматривать уже сформировавшийся поток, т.е. поток на участке, начало которого находится от входного сечения трубы на расстоянии, обеспечивающем окончательный устойчивый вид распределения скоростей по сечению потока.

Имея ввиду, что ламинарный режим течения имеет слоистый(струйный) характер и происходит без перемешивания частиц, следует считать, что в ламинарном потоке будут иметь место только скорости, параллельные оси трубы, поперечные же скорости будут отсутствовать.

Можно представить себе, что в этом случае движущаяся жидкость как бы разделяется на бесконечно большое число бесконечно тонких цилиндрических слоев, параллельных оси трубопровода и движущихся один внутри другого с различными скоростями, увеличивающимися в направлении от стенок к оси трубы.

При этом скорость в слое, непосредственно соприкасающемся со стенками из-за эффекта прилипания равна нулю и достигает максимального значения в слое, движущемся по оси трубы.

Формула ламинарного режима течения

Принятая схема движения и введенные выше предположения позволяют теоретическим путем установить закон распределения скоростей в поперечном сечении потока при ламинарном режиме.

Для этого сделаем следующее. Обозначим внутренний радиус трубы через r и выберем начало координат в центре её поперечного сечения O, направив ось х по оси трубы, а ось z по вертикали.

Теперь выделим внутри трубы объем жидкости в виде цилиндра некоторого радиуса y длиной L и применим к нему уравнение Бернулли. Так как в следствии горизонтальности оси трубы z1=z2=0, то

где R – гидравлический радиус сечения выделенного цилиндрического объема = у/2

τ – единичная сила трения = — μ * dυ/dy

Подставляя значения R и τ в исходное уравнение получим

Задавая различные значения координаты y, можно вычислить скорости в любой точке сечения. Максимальная скорость, очевидно, будет при y=0, т.е. на оси трубы.

Для того, чтобы изобразить это уравнения графически, необходимо отложить в определенном масштабе от некоторой произвольной прямой АА скорости в виде отрезков, направленных по течению жидкости, и концы отрезков соединить плавной кривой.

Полученная кривая и представит собой кривую распределения скоростей в поперечном сечении потока.

График изменения силы трения τ по сечению выглядит совсем по другому. Таким образом, при ламинарном режиме в цилиндрической трубе скорости в поперечном сечении потока изменяются по параболическому закону, а касательные напряжения – по линейному.

Полученные результаты справедливы для участков труб с вполне развитым ламинарным течением. В действительности, жидкость, которая поступает в трубу, должна пройти от входного сечения определенный участок, прежде чем в трубе установится соответствующий ламинарному режиму параболический закон распределения скоростей.

Развитие ламинарного режима в трубе

Развитие ламинарного режима в трубе можно представить себе следующим образом. Пусть, например, жидкость входит в трубу из резервуара большого размеры, кромки входного отверстия которого хорошо закруглены.

В этом случае скорости во всех точках входного поперечного сечения будут практически одинаковы, за исключением очень тонкого, так называемого пристенного слоя (слоя вблизи стенок), в котором вследствие прилипания жидкости к стенкам происходит почти внезапное падение скорости до нуля. Поэтому кривая скоростей во входном сечении может быть представлена достаточно точно в виде отрезка прямой.

По мере удаления от входа, вследствие трения у стенок, слои жидкости, соседние с пограничным слоем, начинают затормаживаться, толщина этого слоя постепенно увеличивается, а движение в нем, наоборот, замедляется.

Центральная же часть потока (ядро течения), еще не захваченная трением, продолжает двигаться как одно целое, с примерно одинаковой для всех слоев скоростью, причем замедление движения в пристенном слое неизбежно вызывает увеличение скорости в ядре.

Таким образом, в середине трубы, в ядре, скорость течения все время возрастает, а у стенок, в растущем пограничном слое, уменьшается. Это происходит до тех пор, пока пограничный слой не захватит всего сечения потока и ядро не будет сведено к нулю. На этом формирование потока заканчивается, и кривая скоростей принимает обычную для ламинарного режима параболическую форму.

Переход от ламинарного течения к турбулентному

Ламинарное течения жидкости при некоторых условиях способно перейти в турбулентное. При повышении скорости течения потока слоистая структура потока начинает разрушаться, появляются волны и вихри, распространение которых в потоке говорит о нарастающем возмущении.

Постепенно количество вихрей начинает возрастать, и возрастает пока струйка не разобьется на множество перемешивающихся между собой более мелких струек.

Хаотичное движение таких мелких струек позволяет говорить о начале перехода ламинарного режима течения в турбулентное. С увеличением скорости ламинарное течение теряет свою устойчивость, при этом любые случайные небольшие возмущения, которые раньше вызывали только лишь малые колебания, начинают быстро развиваться.

Видео о ламинарном течении

В бытовом случае переход одного режима течения в другой можно отследить на примере струи дыма. Сначала частицы движутся практически параллельно по неизменяемым во времени траекториям. Дым практически неподвижен. Со временем в некоторых местах вдруг возникают крупные вихри, которые двигаются по хаотичным траекториям. Эти вихри распадаются на более маленькие, те – на еще более мелкие и так далее. В конце концов, дым практически смешивается с окружающим воздухом.

Вместе со статьей «Ламинарный режим движения жидкости» смотрят:

Как определить вязкость жидкости методом Стокса?

Число Рейнольдса: опыты, формулы и режимы.

Ламинарным
течением
жидкости называется слоистое течение
без перемешивания частиц жидкости и
без пульсаций скоростей и давления.

,
т.е. на оси трубы

При ламинарном
движении эпюра скоростей по поперечному
сечению трубы будет иметь форму
квадратичной параболы.

Турбулентый режим течения

При увеличении расхода через трубу в рассматриваемой установке скорость движения частиц жидкости будет увеличиваться. Струя красящей жидкости начнет колебаться.

Если открыть кран сильнее, расход через трубу увеличится.

Поток красящей жидкости начнет смешиваться с основным потоком, будут заметны многочисленные зоны вихреообразования, перемешивания, в потоке будут преобладать силы инерции. Такой режим течения называется турбулентным.

Турбулентый режим — течение, сопровождающееся интенсивным перемешиванием, смещением слоев друг относительно друга и пульсациями скоростей и давлений.

При турбулентном течении векторы скоростей имеют не только осевые, но и нормальные к оси русла составляющие.

От чего зависит режим течения жидкости

Режим течения зависит от скорости движения частиц жидкости в трубопроводах, геометрии трубопровода.

Как было отмечено ранее, О режиме течения жидкости в трубопроводе позволяет судить критерий Рейнольдса, отражающий отношение сил инерции к силам вязкого трения.

Турбулентный Режим движения жидкости

Турбулентным
называется течение, сопровождающееся
интенсивным перемешиванием жидкости
и пульсациями скоростей и давлений.

В
результате наличия вихрей и интенсивного
перемешивания частиц жидкости в любой
точке турбулентного потока в данный
момент времени имеет место своя по
значению и направлению мгновенная
местная скорость u,
а траектория частиц, проходящих через
эту точку, имеет различный вид (занимают
разное положение в пространстве и имеют
различную форму). Такое колебание во
времени мгновенной местной скорости
называется пульсацией
скорости.
То же происходит и с давлением. Таким
образом, турбулентное движение является
неустановившимся.

Усредненная
местная
скорость ū
– фиктивной средней скорости в данной
точке потока на достаточно длительный
промежуток времени, которая несмотря
на значительные колебания мгновенных
скоростей, остается практически
постоянной по значению и параллельной
оси потоков

о
Прандтлю турбулентный поток состоит
из двух областей:ламинарного
подслоя и
турбулентного
ядра потока,
между которыми существует еще одна
область – переходной
слой.
Совокупность ламинарного подслоя и
переходного слоя в гидродинамике
называют обычно пограничным
слоем.

Ламинарный
подслой, расположенный непосредственно
у стенок трубы, имеет весьма малую
толщину δ,
которая может быть определена по формуле

В переходном слое
ламинарное течение уже нарушается
поперечным перемещением частиц, причем
чем дальше расположена точка от стенки
трубы, тем выше интенсивность перемешивания
частиц. Толщина этого слоя также невелика,
но четкую его границу установить трудно.

Основную часть
живого сечения потока занимает ядро
потока, в котором наблюдается интенсивное
перемешивание частиц, поэтому именно
оно характеризует турбулентное движение
потока в целом.

ПОНЯТИЕ О
ГИДРАВЛИЧЕСКИ ГЛАДКИХ И ШЕРОХОВАТЫХ
ТРУБАХ

оверхность
стенок труб, каналов, лотков имеют ту
или иную шероховатость. Обозначим высоту
выступов шероховатости буквой Δ. Величину
Δ называютабсолютной
шероховатостью,
а ее отношение к диаметру трубы (Δ/d)
— относительной
шероховатостью;
величина обратная относительной
шероховатости, носит название относительной
гладкости
(d/Δ).

При
движении потока реальной жидкости
происходят потери напора, так как часть
удельной энергии потока затрачивается
на преодоление различных гидравлических
сопротивлений. Количественное определение
потерь напора hп
является
одной из важнейших задач гидродинамики,
без решения которой не возможно
практическое использование уравнения
Бернулли:

где
α
– коэффициент
кинетической энергии, равный для
турбулентного потока 1,13, а для ламинарного
— 2;
v
-средняя скорость потока; h
— уменьшение удельной механической
энергии потока на участке между сечениями
1 и 2, проходящее в результате сил
внутреннего трения.

Потери
удельной энергии (напора), или, как их
часто называют, гидравлические
потери,
зависят от формы, размеров русла, скорости
течения и вязкости жидкости, а иногда
и от абсолютного давления в ней. Вязкость
жидкости, хотя и является первопричиной
всех гидравлических потерь, но далеко
не всегда оказывает существенное влияние
на их величину.

Как показывают
опыты, во многих, но не во всех случаях
гидравлические потери приблизительно
пропорциональны скорости течения
жидкости во второй степени, поэтому в
гидравлике принят следующий общий
способ выражения гидравлических потерь
полного напора в линейных единицах:

или в единицах
давления

Такое
выражение удобно тем, что включает в
себя безразмерный коэффициент
пропорциональности ζ
называемый коэффициентом
потерь, или
коэффициентом сопротивления, значение
которого для данного русла в первом
грубом приближении постоянно.

Коэффициент
потерь ζ,
таким
образом, есть отношение потерянного
напора к скоростному напору.

Гидравлические
потери обычно разделяют на местные
потери и потери на трение по длине.

Местные
потериэнергии
обусловлены так называемыми местными
гидравлическими сопротивлениями, т.е.
местными изменениями формы и размера
русла, вызывающими деформацию потока.
При протекании жидкости через местные
сопротивления изменяется ее скорость
и обычно возникают крупные вихри.
Последние образуются за местом отрыва
потока от стенок и представляют собой
области, в которых частицы жидкости
движутся в основном по замкнутым кривым
или близким к ним траекториям.

Местные потери
напора определяются по формуле Вейсбаха
следующим образом:

где
v
—
средняя по сечению скорость в трубе, в
которой установлено данное местное
сопротивление.

Если же диаметр
трубы и, следовательно, скорость в ней
изменяются по длине, то за расчетную
скорость удобнее принимать бόльшую из
скоростей, т.е. ту, которая соответствует
меньшему диаметру трубы.

Каждое
местное сопротивление характеризуется
своим значением коэффициента сопротивления
ζ,
которое во многих случаях приближенно
можно считать постоянным для данной
формы местного сопротивления.

Потери
на трение по
длине, — это потери энергии, которые в
чистом виде возникают в прямых трубах
постоянного сечения, т.е. при равномерном
течении, и возрастают пропорционально
длине трубы. Рассматриваемые потери
обусловлены внутренним в жидкости, а
потому имеют место не только в шероховатых,
но и гладких трубах.

Потери напора на
трение можно выразить по общей формуле
для гидравлических потерь, т.е.

однако
удобнее коэффициент ζ
связать с относительной длинной трубы
l/d.

Возьмем
участок круглой трубы длиной, равной
ее диаметру, и обозначим его коэффициент
потерь через λ.
Тогда для всей трубы длинной l
и
диаметром d.
коэффициент
потерь будет в l/d
раз
больше:

Тогда потери напора
на трение определяются по формуле
Вейсбаха-Дарси:

Безразмерный
коэффициент λ
называют коэффициентом
потерь на трение по длине, или
коэффициентом
Дарси. Его
можно рассматривать как коэффициент
пропорциональности между потерей напора
на трение, и произведением относительной
длины трубы на скоростной напор.

етрудно
выяснить физический смысл коэффициентаλ,
если рассмотреть условие равномерного
движения в трубе цилиндрического объема
длиной l
и диаметром d,
т.е. равенство нулю суммы сил, действующих
на объем: сил давления и сил трения. Это
равенство имеет вид

где

—
напряжение трения на стенке трубы.

т.е.
коэффициент λ
есть величина, пропорциональная отношению
напряжения трения на стенке трубы к
динамическому давлению, определенному
по средней скорости.

Ввиду постоянства
объемного расхода несжимаемой жидкости
вдоль трубы постоянного сечения скорость
и удельная кинетическая энергия также
остаются постоянными, несмотря на
наличие гидравлических сопротивлений
и потерь напора. Потери напора в этом
случае определяются разностью показаний
двух пьезометров.

Режимы течения жидкости. Ламинарный и турбулентный режим

Под режимом течения жидкости понимают кинематику и динамику жидких макрочастиц, определяющую в совокупности структуру и свойства потока вцелом.

Режим движения определяется соотношением сил инерции и трения в потоке. Причем эти силы всегда действуют на жидкие макрочастицы при их движении в составе потока. Хотя это движение может быть вызвано различными внешними силами например силами гравитации и давления. Соотношение этих сил отражает критерий Рейнольдса, которое является критерием режима течения жидкости.

При низких скоростях движения частиц жидкости в потоке преобладают силы трения, числа Рейнольдса малы. Такое движение называется ламинарным.

При высоких скоростях движения частиц жидкости в потоке числа Рейнольдса велики, тогда в потоке преобладают силы инерции и эти силы определяют кинематику и динамику частиц, такой режим называется турбулентным

А если эти силы одного порядка (соизмеримы), то такую область называют — область перемежания.

Вид режима, в значительной мере, влияет на процессы происходящие в потоке, а значит и расчетные зависимости.

Ламинарный режим течения жидкости

Схема установки для иллюстрации режимов течения жидкости показана на рисунке.

Жидкость из бака по прозрачному трубопроводу через кран поступает на слив. На входе в трубу установлена тонкая трубка по которой в центральную часть потока поступает красящее вещество.

Если немного приоткрыть кран, жидкость начнет протекать по трубопроводу с небольшой скоростью. При введении красящего вещество в поток можно будет увидеть как токая струйка красящего вещества в виде линии протекает от начала трубы до ее конца. Это свидетельствует о слоистом течении жидкости, без перемешивания и вихреообразования, и преобладании в потоке сил инерции.

Такой режим течения называется ламинарным.

Ламинарный режим — слоистое течение жидкости без перемешивания частиц,без пульсации скоростей и давлений, без перемешивания слоев и вихрей.

При ламинарном течении линии тока параллельны оси трубы, т.е. отсутствует поперечные потоку жидкости перемещения.

Число Рейнольдса

Величина d
в числе Рейнольдса
может быть заменена любым линейным
параметром,
связанным с условиями течения или
обтекания (диаметр трубы, диаметр
падающего в жидкости шара, длина
обтекаемой жидкостью пластинки
и др.)

Значение
числа Рейнольдса, при котором происходит
переход
от ламинарного движения к турбулентному,
называют критическим
числом Рейнольдса и обозначают Reкp.

Вопрос
о неустойчивости ламинарного движения
и его переходе
в турбулентное, а также о величине
критического числа Рейнольдса
подвергся тщательному теоретическому
и экспериментальному
изучению, но до сих пор не получил еще
достаточно
полного решения.

Наиболее
часто в расчетах принимают для критического
числа Рейнольдса значение

отвечающее
переходу движения жидкости из турбулентного
в ламинарное;
при переходе движения из ламинарного
в турбулентное
критическое число Рейнольдса имеет
большую величину
(для хорошо закругленного плавного
входа оно может быть доведено до 20000).

Проведенные
исследования показывают также, что
критическое значение числа Рейнольдса
увеличивается в сужающихся трубах и
уменьшается в расширяющихся. Это можно
объяснить тем,
что при ускорении движения частиц
жидкости в сужающихся
трубах их тенденция к поперечному
перемешиванию уменьшается,
а при замедленном течении в расширяющихся
трубах
усиливается.

По
критическому значению числа Рейнольдса
легко можно найти
также критическую скорость, т. е. скорость,
ниже которой всегда
будет иметь место ламинарное движение
жидкости:

В
трубопроводах систем отопления,
вентиляции, газоснабжения, теплоснабжения,
водоснабжения и др. движение, как
правило,
является турбулентным, так как движущаяся
среда
(вода, воздух, газ, пар) имеет малую
вязкость. Так, для газопроводов сети
домового потребления числа Рейнольдса
бывают
обычно не ниже 3000, в городских сетях —
не ниже 200 000, в вентиляционных
сетях — не ниже 150 000, сетях сжатого воздуха
— не ниже 400 000, в паропроводах центрального
отопления
— не ниже 30 000, а в паропроводах ТЭЦ
достигают 3106
— 5106.
Ламинарный режим для воды и воздуха
возможен лишь при
их движении в трубах очень малого
диаметра. Более вязкие жидкости,
например масла, могут двигаться ламинарно
даже в трубах значительного диаметра.

Число
Рейнольдса имеет большое значение при
моделировании
гидроаэродинамических явлений.

Числу
Рейнольдса можно придать весьма простой
смысл. Оно может рассматриваться
как мера отношения кинетической энергии
рассматриваемого элемента
жидкости к работе сил вязкого трения.

Действительно,
кинетическая энергия элемента жидкости
зависит от его объема
и пропорциональна ρv2l3,
где l
— линейные размеры элемента жидкости.

Работа
сил вязкого трения зависит от размеров
поверхности рассматриваемого
элемента жидкости и пропорциональна
μl2v.

Отношение
кинетической энергии элемента жидкости
к работе сил вязкости
будет равно:

Таким
образом, число Рейнольдса характеризует
относительную роль сил вязкости.
Чем меньше число
Рейнольдса,
тем большую роль играют силы вязкости
в движении жидкости. Чем больше число
Рейнольдса, тем больше влияние
сил инерции в потоке по сравнению с
силами вязкости.