32759

Ламинарное и турбулентное течение жидкости. Сила вязкого трения в жидкости. Число Рейнольдса. Формула Пуазейля

Доклад

Физика

Число Рейнольдса. Ламинарное течение возможно только до некоторого критического значения числа Рейнольдса после которого оно переходит в турбулентное. Критическое значение числа Рейнольдса зависит от конкретного вида течения течение в круглой трубе обтекание шара и т. Число Рейнольдса Число Рейнольдса безразмерное соотношение которое как принято считать определяет ламинарный или турбулентный режим течения жидкости или газа.

Русский

2013-09-05

42 KB

43 чел.

34.Ламинарное и турбулентное течение жидкости. Сила вязкого трения в жидкости. Число Рейнольдса. Формула Пуазейля.

Ламинарное течение  — течение, при котором жидкость или газ перемещается слоями без перемешивания и пульсаций (то есть беспорядочных быстрых изменений скорости и давления).

Ламинарное течение возможно только до некоторого критического значения числа Рейнольдса, после которого оно переходит в турбулентное. Критическое значение числа Рейнольдса зависит от конкретного вида течения (течение в круглой трубе, обтекание шара и т. п.). Например, для течения в круглой трубе .

Турбулентность — явление, заключающееся в том, что при увеличении интенсивности течения жидкости или газа в среде самопроизвольно образуются многочисленные нелинейные фрактальные волны и обычные, линейные различных размеров, без наличия внешних, случайных, возмущающих среду сил и/или при их присутствии. Для расчёта подобных течений были созданы различные модели турбулентности.

Сила вязкого трения

Сила вязкого трения пропорциональна скорости относительного движения V тел, пропорциональна площади S и обратно пропорциональна расстоянию между плоскостями h.

Коэффициент пропорциональности, зависящий от сорта жидкости или газа, называют коэффициентом динамической вязкости. Самое важное в характере сил вязкого трения то, что тела придут в движение при наличии сколь угодно малой силы, то есть не существует трения покоя. Это отличает вязкое трение от сухого.

Число Рейнольдса

Число Рейнольдса — безразмерное соотношение, которое, как принято считать, определяет ламинарный или турбулентный режим течения жидкости или газа. Число Рейнольдса также считается критерием подобия потоков.

Число Рейнольдса определяется следующим соотношением: , где ρплотность среды, v — характерная скорость, l — характерный размер, μдинамическая вязкость среды.

Переход от ламинарного к турбулентному режиму происходит по достижении так называемого критического числа Рейнольдса Rekp. При Re < Rekp течение происходит в ламинарном режиме, при Re > Rekp возможно возникновение турбулентности. Критическое значение числа Рейнольдса зависит от конкретного вида течения (течение в круглой трубе, обтекание шара и т. п.). Например, для течения в круглой трубе .

Число Рейнольдса как критерий перехода от ламинарного к турбулентному режиму течения и обратно относительно хорошо действует для напорных потоков. При переходе к безнапорным потокам переходная зона между ламинарным и турбулентным режимами возрастает, и использование числа Рейнольдса как критерия не всегда правомерно.

Формула Пуазейля

Эта формула служит для количественного описания процессов ламинарного течения вязкой жидкости в цилиндрической трубе постоянного сечения, где V - объем вязкой жидкости, L- длина участка трубы, r - ее радиус, t - время истечения жидкости, (Р1 - Р2) - перепад давлений, h - вязкость.



Разделив обе части этого выражения на время истечения t, слева получим
объемную скорость течения жидкости Q. Величину 8hL / p r4 обозначим через X. Тогда формула Пуазейля принимает вид:

Величина Q определяется в основном радиусом сосуда r. Это обусловлено главным образом тем, что кровоток пропорционален четвертой степени r, но так же и тем, что другие члены уравнения, например, разность давлений или длина для данного сосуда остается при обычных обстоятельствах примерно постоянной. Такая запись аналогична закону Ома для участка электрической цепи.
С помощью формулы Пуазейля можно определить ряд характеристик кровотока. Так, зная объемную скорость кровотока Q и величину
гидравлического сопротивления сосудов, можно найти величину давления крови в любой точке сосудистой системы. Если Ро - давление крови в желудочке сердца, а X - общее сопротивление сосудов на участке сосудистой системы между желудочком и данной точкой, то давление крови Р в данной точке равно:

Р = Ро - QX .

Закон Пуазейля не используют для объяснения процессов, протекающих в сосудистой системе, так как кровеносные сосуды не имеют жестких стенок, а кровь не является вязкой гомогенной жидкостью, но он может быть полезен для понимания качественных закономерностей.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

58454. Вторая война Рима с Карфагеном (218-201 гг. до н.э.) 57 KB
  Это выдающийся карфагенский полководец Ганнибал. С детских лет Ганнибал готовился к войне с римлянами. Ганнибал произнес вслед за ним: Клянусь что я никогда не буду другом римлян и сделаю им столько зла сколько смогу Ганнибал до самой смерти остался верен этой клятве. Ганнибал был образованным человеком.
58457. Общая характеристика продукции 122.5 KB
  Общая характеристика продукции Результат труда чаще выступает в материальной форме в виде продукции. Изготавливаемая на предприятии продукция на разных стадиях технологического процесса находится в виде незавершенного производства полуфабриката или готового изделия продукции. Незавершенное производство это продукция не получившая законченного вида в пределах производства а также продукция не проверенная ОТК и не сданная на склад готовой продукции. Планирование и учет изготовлений продукции осуществляется в натуральных...
58458. РАДІОПРИЙМАЛЬНИЙ ПРИСТРІЙ РАДІОЛОКАЦІЙНИХ СИГНАЛІВ З РОЗРАХУНКОМ ПІДСИЛЮВАЧА ВИСОКОЇ ЧАСТОТИ 104.5 KB
  о складу системи входять джерело радіовипромінювання, лінія передачі та радіоприймальний пристрій. Джерело радіовипромінювання може удавати з себе або радіопередавальний пристрій або пасивний відбива
58459. Электроустановки с изолированными и глухозаземленными нейтралями 174 KB
  Вид связи нейтралей машин и трансформаторов с землей в значительной степени определяет уровень изоляции электроустановок и выбор коммутационной аппаратуры значения перенапряжений и способы их ограничения токи при однофазных замыканиях на землю условия работы релейной защиты и безопасности...
58460. Организация и порядок проведения капитальных ремонтов 41.5 KB
  Планово-предупредительный ремонт представляет собой комплекс работ, направленных на поддержание и восстановление работоспособности оборудования путем обслуживания, ремонта и замены изношенных деталей и узлов с тем, чтобы в дальнейшем обеспечить его надежную и экономичную работу.
58461. Розповідається про... 987 KB
  Мета: вчити першокласників визначати жанр твору працювати з тлумачним словни ком удосконалювати вміння працювати з текстом; сприяти формуванню грамотності; розвивати мовлення мислення уважність швидкість читання; збагачувати словниковий запас учнів...
58462. Наші зелені друзі 274.5 KB
  Мета: удосконалювати читацькі навички, вчити виділяти головне з прочитаного, робити власні висновки та аргументувати їх; розвивати прагнення до розуміння краси природи; учити дітей бути спостережливими, уважними, виробляти звичку планувати власні дії, самостійно контролювати результати своєї праці...