Kusoma mali ya mtiririko wa kioevu na gesi ni muhimu sana kwa tasnia na huduma. Mtiririko wa lamina na msukosuko huathiri kasi ya usafirishaji wa maji, mafuta na gesi asilia kupitia mabomba kwa madhumuni mbalimbali na huathiri vigezo vingine. Sayansi ya hydrodynamics inahusika na shida hizi.
Uainishaji
Katika jamii ya kisayansi, taratibu za mtiririko wa vinywaji na gesi zimegawanywa katika madarasa mawili tofauti kabisa:
- laminar (ndege);
- yenye misukosuko.
Hatua ya mpito pia inajulikana. Kwa njia, neno "kioevu" lina maana pana: inaweza kuwa isiyoweza kuunganishwa (hii ni kioevu), inayoweza kupunguzwa (gesi), inayoendesha, nk.
Usuli
Nyuma mnamo 1880, Mendeleev alionyesha wazo la uwepo wa serikali mbili tofauti za mtiririko. Mwanafizikia wa Uingereza na mhandisi Osborne Reynolds alisoma suala hili kwa undani zaidi, na kukamilisha utafiti wake mnamo 1883. Kwanza kivitendo, na kisha kwa kutumia fomula, alianzisha kwamba kwa kasi ya chini ya mtiririko, harakati za kioevu huchukua fomu ya laminar: tabaka (chembe hutiririka) hazichanganyiki na kusonga kando ya trajectories zinazofanana. Hata hivyo, baada ya kushinda thamani fulani muhimu (ni tofauti kwa hali tofauti), inayoitwa nambari ya Reynolds, serikali za mtiririko wa maji hubadilika: mtiririko wa ndege unakuwa wa machafuko, vortex - yaani, msukosuko. Kama ilivyotokea, vigezo hivi pia ni tabia ya gesi kwa kiwango fulani.
Mahesabu ya vitendo ya mwanasayansi wa Kiingereza yalionyesha kuwa tabia ya, kwa mfano, maji inategemea sana sura na ukubwa wa hifadhi (bomba, channel, capillary, nk) ambayo inapita. Mabomba yenye sehemu ya mviringo ya mviringo (kama vile hutumiwa kwa ajili ya ufungaji wa mabomba ya shinikizo) yana nambari yao ya Reynolds - formula inaelezwa kama ifuatavyo: Re = 2300. Kwa mtiririko kwenye chaneli wazi, ni tofauti: Re = 900 Kwa viwango vya chini vya Re, mtiririko utaagizwa, kwa viwango vya juu - chaotic.
Mtiririko wa lamina
Tofauti kati ya mtiririko wa lamina na mtiririko wa msukosuko ni asili na mwelekeo wa mtiririko wa maji (gesi). Wanahamia kwenye tabaka, bila kuchanganya na bila pulsations. Kwa maneno mengine, harakati hutokea kwa usawa, bila kuruka kwa random katika shinikizo, mwelekeo na kasi.
Mtiririko wa laminar wa kioevu huundwa, kwa mfano, katika viumbe hai nyembamba, capillaries ya mimea na, chini ya hali zinazofanana, wakati wa mtiririko wa maji ya viscous sana (mafuta ya mafuta kupitia bomba). Ili kuona wazi mtiririko wa ndege, fungua tu bomba la maji kidogo - maji yatapita kwa utulivu, sawasawa, bila kuchanganya. Ikiwa bomba imezimwa njia yote, shinikizo katika mfumo litaongezeka na mtiririko utakuwa wa machafuko.
Mtiririko wa misukosuko
Tofauti na mtiririko wa lamina, ambapo chembe zilizo karibu husogea kwenye njia zinazokaribiana, mtiririko wa maji yenye msukosuko huchanganyikiwa. Ikiwa tunatumia mbinu ya Lagrange, basi trajectories za chembe zinaweza kuingiliana kiholela na kuishi bila kutabirika. Harakati za vimiminika na gesi chini ya hali hizi sio za kudumu kila wakati, na vigezo vya mashirika haya yasiyo ya msimamo vinaweza kuwa na anuwai kubwa sana.
Jinsi utawala wa laminar wa mtiririko wa gesi unavyogeuka kuwa msukosuko unaweza kufuatiwa kwa kutumia mfano wa mkondo wa moshi kutoka kwa sigara inayowaka katika hewa tulivu. Hapo awali, chembe husogea karibu sambamba kwenye trajectories ambazo hazibadiliki kwa wakati. Moshi unaonekana kutokuwa na mwendo. Kisha, mahali fulani, vortices kubwa huonekana ghafla na kusonga kwa machafuko kabisa. Vipuli hivi hugawanyika na kuwa vidogo, vile vidogo zaidi, na kadhalika. Hatimaye, moshi huchanganyika kivitendo na hewa inayozunguka.
Mizunguko ya msukosuko
Mfano ulioelezewa hapo juu ni kitabu cha kiada, na kutokana na uchunguzi wake, wanasayansi wamefikia hitimisho zifuatazo:
- Mtiririko wa msukosuko na msukosuko ni wa kimaumbile unaowezekana: mpito kutoka kwa utawala mmoja hadi mwingine haufanyiki mahali palipoainishwa kwa usahihi, lakini katika mahali pa kiholela, bila mpangilio.
- Kwanza, vortices kubwa huonekana, ukubwa wa ambayo ni kubwa kuliko ukubwa wa mkondo wa moshi. Harakati inakuwa isiyo imara na yenye anisotropic. Mtiririko mkubwa hupoteza utulivu na hugawanyika kuwa ndogo na ndogo. Hivyo, uongozi mzima wa vortices hutokea. Nishati ya harakati zao huhamishwa kutoka kubwa hadi ndogo, na mwisho wa mchakato huu kutoweka - uharibifu wa nishati hutokea kwa mizani ndogo.
- Utawala wa mtiririko wa msukosuko ni wa asili kwa nasibu: vortex moja au nyingine inaweza kuishia mahali pa kiholela kabisa, isiyotabirika.
- Kuchanganya moshi na hewa inayozunguka kivitendo haitokei katika hali ya lamina, lakini katika hali ya msukosuko ni kali sana.
- Licha ya ukweli kwamba hali ya mpaka imesimama, msukosuko yenyewe una tabia iliyotamkwa isiyo ya kusimama - vigezo vyote vya nguvu za gesi hubadilika kwa wakati.
Kuna mali nyingine muhimu ya turbulence: daima ni tatu-dimensional. Hata ikiwa tunazingatia mtiririko wa mwelekeo mmoja kwenye bomba au safu ya mpaka ya pande mbili, harakati za dhoruba zenye msukosuko bado hufanyika kwa mwelekeo wa shoka zote tatu za kuratibu.
Nambari ya Reynolds: formula
Mpito kutoka kwa laminarity hadi msukosuko unaonyeshwa na kinachojulikana nambari muhimu ya Reynolds:
Re cr = (ρuL/µ) cr,
ambapo ρ ni wiani wa mtiririko, u ni kasi ya mtiririko wa tabia; L ni saizi ya tabia ya mtiririko, µ ni mgawo wa cr - mtiririko kupitia bomba na sehemu ya mduara.
Kwa mfano, kwa mtiririko na kasi u kwenye bomba, L hutumiwa kama Osborne Reynolds alionyesha kuwa katika kesi hii 2300. Matokeo sawa yanapatikana kwenye safu ya mpaka kwenye sahani. Umbali kutoka kwa makali ya mbele ya sahani huchukuliwa kama saizi ya tabia, na kisha: 3 × 10 5. Laminar na mtiririko wa maji yenye msukosuko, na, ipasavyo, thamani muhimu ya nambari ya Reynolds (Re) inategemea idadi kubwa ya mambo: upinde rangi ya shinikizo, urefu wa viini vya ukali, ukubwa wa msukosuko katika mtiririko wa nje, tofauti ya joto, nk. urahisi, mambo haya ya jumla pia huitwa usumbufu wa kasi , kwa kuwa wana athari fulani juu ya kiwango cha mtiririko. Ikiwa usumbufu huu ni mdogo, unaweza kuzimwa na nguvu za viscous zinazoelekea kusawazisha uwanja wa kasi. Kwa usumbufu mkubwa, mtiririko unaweza kupoteza utulivu na machafuko hutokea. Kwa kuzingatia kwamba maana ya kimwili ya nambari ya Reynolds ni uwiano wa nguvu zisizo na nguvu na nguvu za viscous, usumbufu wa mtiririko huanguka chini ya formula: Re = ρuL/µ = ρu 2 /(µ×(u/L)). Nambari ina shinikizo la kasi mara mbili, na kiashiria kina idadi ya mpangilio wa msuguano ikiwa unene wa safu ya mpaka unachukuliwa kama L. Shinikizo la kasi ya juu huwa na kuharibu usawa, lakini hii inakabiliwa. Hata hivyo, haijulikani kwa nini (au shinikizo la kasi) husababisha mabadiliko tu wakati wao ni mara 1000 zaidi kuliko nguvu za viscous. Pengine itakuwa rahisi zaidi kutumia usumbufu wa kasi badala ya kasi kamili ya mtiririko u kama kasi ya tabia katika Recr. Katika kesi hiyo, nambari muhimu ya Reynolds itakuwa ya utaratibu wa 10, yaani, wakati usumbufu wa shinikizo la kasi unazidi mikazo ya viscous kwa mara 5, mtiririko wa laminar wa maji huwa na msukosuko. Ufafanuzi huu wa Re, kulingana na idadi ya wanasayansi, unaelezea vizuri ukweli ufuatao uliothibitishwa kwa majaribio. Kwa wasifu unaofanana wa kasi kwenye uso laini kabisa, nambari iliyoamuliwa kimila Re cr huwa na ukomo, yaani, mpito hadi mtikisiko hauonekani. Lakini nambari ya Reynolds, iliyoamuliwa na ukubwa wa usumbufu wa kasi, ni chini ya ile muhimu, ambayo ni sawa na 10. Mbele ya viboreshaji vya bandia vinavyosababisha mlipuko wa kasi kulinganishwa na kasi kuu, mtiririko unakuwa wa msukosuko kwa viwango vya chini sana vya nambari ya Reynolds kuliko Re cr iliyoamuliwa kutoka kwa thamani kamili ya kasi. Hii inafanya uwezekano wa kutumia thamani ya mgawo Re cr = 10, ambapo thamani kamili ya usumbufu wa kasi unaosababishwa na sababu zilizo hapo juu hutumiwa kama kasi ya tabia. Laminar na mtiririko wa msukosuko ni tabia ya kila aina ya vinywaji na gesi chini ya hali tofauti. Kwa asili, mtiririko wa laminar ni nadra na ni tabia, kwa mfano, ya mtiririko mwembamba wa chini ya ardhi katika hali ya gorofa. Suala hili linawatia wasiwasi wanasayansi zaidi katika muktadha wa matumizi ya vitendo ya kusafirisha maji, mafuta, gesi na vimiminika vingine vya kiufundi kupitia mabomba. Suala la utulivu wa mtiririko wa laminar linahusiana kwa karibu na utafiti wa mwendo unaosumbua wa mtiririko mkuu. Imeanzishwa kuwa inakabiliwa na kinachojulikana usumbufu mdogo. Kulingana na ikiwa zinafifia au hukua kwa wakati, mtiririko kuu unachukuliwa kuwa thabiti au thabiti. Moja ya sababu zinazoathiri mtiririko wa lamina na msukosuko wa kiowevu ni mgandamizo wake. Mali hii ya kioevu ni muhimu sana wakati wa kusoma utulivu wa michakato isiyo na utulivu na mabadiliko ya haraka katika mtiririko kuu. Utafiti unaonyesha kuwa mtiririko wa lamina wa maji yasiyogandamizwa katika mabomba ya sehemu nzima ya silinda ni sugu kwa usumbufu mdogo wa axisymmetric na usio wa axisymmetric katika muda na nafasi. Hivi karibuni, mahesabu yamefanyika juu ya ushawishi wa usumbufu wa axisymmetric juu ya utulivu wa mtiririko katika sehemu ya kuingilia ya bomba la cylindrical, ambapo mtiririko mkuu unategemea kuratibu mbili. Katika kesi hii, kuratibu kando ya mhimili wa bomba inachukuliwa kuwa parameter ambayo wasifu wa kasi kando ya eneo la bomba la mtiririko kuu inategemea. Licha ya karne nyingi za utafiti, haiwezi kusemwa kwamba mtiririko wa laminar na msukosuko umesomwa kabisa. Masomo ya majaribio katika kiwango kidogo huibua maswali mapya ambayo yanahitaji uhalalishaji wa kimahesabu. Asili ya utafiti pia ina manufaa ya kiutendaji: maelfu ya kilomita za mabomba ya maji, mafuta, gesi na bidhaa yamewekwa duniani kote. Ufumbuzi zaidi wa kiufundi unatekelezwa ili kupunguza msukosuko wakati wa usafiri, itakuwa na ufanisi zaidi. Mtiririko wa lamina kioevu huitwa mtiririko wa safu bila kuchanganya chembe za kioevu na bila mapigo ya kasi na shinikizo. Sheria ya usambazaji wa kasi juu ya sehemu ya msalaba wa bomba la pande zote katika hali ya laminar ya mwendo, iliyoanzishwa na mwanafizikia wa Kiingereza J. Stokes, ina fomu. Wapi Katika Kwa mwendo wa laminar, mchoro wa kasi kando ya sehemu ya msalaba wa bomba itakuwa na sura ya parabola ya quadratic. Msukosuko inayoitwa mtiririko unaofuatana na mchanganyiko mkali wa kioevu na pulsations ya kasi na shinikizo. Kama matokeo ya uwepo wa vortices na mchanganyiko mkubwa wa chembe za kioevu, wakati wowote katika mtiririko wa msukosuko kwa wakati fulani kwa wakati kuna kasi ya ndani ya papo hapo ya thamani na mwelekeo wake. u, na trajectory ya chembe zinazopita kwenye hatua hii ina mwonekano tofauti (zinachukua nafasi tofauti katika nafasi na zina maumbo tofauti). Kubadilika kwa vile wakati wa kasi ya ndani ya papo hapo inaitwa kasi ya mapigo. Kitu kimoja kinatokea kwa shinikizo. Kwa hivyo, mwendo wa msukosuko hauna utulivu. Wastani
kasi ya ndani ū
- kasi ya wastani ya uwongo katika sehemu fulani ya mtiririko kwa muda mrefu wa kutosha, ambayo, licha ya mabadiliko makubwa ya kasi ya papo hapo, inabaki karibu mara kwa mara katika thamani na sambamba na mhimili wa mtiririko. P Sublayer ya laminar, iko moja kwa moja kwenye kuta za bomba, ina unene mdogo sana δ
, ambayo inaweza kuamua na formula Katika safu ya mpito, mtiririko wa lamina tayari umevunjwa na harakati ya transverse ya chembe, na hatua zaidi iko kutoka kwa ukuta wa bomba, juu ya ukubwa wa kuchanganya chembe. Unene wa safu hii pia ni ndogo, lakini ni vigumu kuanzisha mpaka wazi. Sehemu kuu ya sehemu ya moja kwa moja ya mtiririko inachukuliwa na msingi wa mtiririko, ambayo mchanganyiko mkali wa chembe huzingatiwa, kwa hivyo ni hii inayoashiria harakati ya msukosuko ya mtiririko kwa ujumla. DHANA YA MABOMBA LAINI NA YA MAJIDILIKO P Kulingana na uwiano wa unene wa sublayer ya laminar δ
na urefu wa protrusions Ukwaru Δ wanajulikana hydraulically laini Na mbaya mabomba. Ikiwa sublayer ya lamina inashughulikia kabisa protrusions zote kwenye kuta za bomba, i.e. δ>Δ, mabomba yanachukuliwa kuwa laini ya majimaji. Katika δ<Δ трубы считаются
гидравлически шероховатыми. Так как
значение δ зависит от Re,
то одна и та же труба может быть в одних
и тех же условиях гидравлически гладкой
(при малых Re),
а в других – шероховатой (при больших
Re). Mhadhara namba 9
HASARA ZA HYDRAULIC HABARI ZA JUMLA. Wakati mtiririko wa maji halisi unaposonga, hasara za shinikizo hutokea, kwa kuwa sehemu ya nishati maalum ya mtiririko hutumiwa kushinda upinzani mbalimbali wa majimaji. Uamuzi wa kiasi cha kupoteza kichwa h P
ni mojawapo ya matatizo muhimu zaidi ya hydrodynamics, bila kutatua ambayo matumizi ya vitendo ya equation ya Bernoulli haiwezekani: Wapi α
–
mgawo wa nishati ya kinetic sawa na 1.13 kwa mtiririko wa msukosuko, na 2 kwa mtiririko wa lamina; v- kasi ya wastani ya mtiririko; h- kupungua kwa nishati maalum ya mitambo ya mtiririko katika eneo kati ya sehemu ya 1 na 2, hutokea kutokana na nguvu za msuguano wa ndani. Kupoteza nishati maalum (shinikizo), au, kama wanavyoitwa mara nyingi, hasara za majimaji, hutegemea sura, ukubwa wa channel, kasi ya mtiririko na viscosity ya kioevu, na wakati mwingine juu ya shinikizo kabisa ndani yake. Mnato wa kioevu, ingawa ndio sababu kuu ya upotezaji wote wa majimaji, sio kila wakati huwa na athari kubwa kwa ukubwa wao. Kama majaribio yanavyoonyesha, katika hali nyingi, lakini sio zote, upotezaji wa majimaji ni takriban sawia na kasi ya mtiririko wa maji kwa nguvu ya pili, kwa hivyo katika majimaji njia ya jumla ifuatayo ya kuelezea upotezaji wa majimaji ya jumla ya kichwa katika vitengo vya mstari inakubaliwa: au katika vitengo vya shinikizo Usemi huu ni rahisi kwa sababu unajumuisha mgawo wa uwiano usio na kipimo ζ
kuitwa sababu ya hasara, au mgawo wa upinzani, thamani ambayo kwa kituo fulani ni mara kwa mara katika makadirio mabaya ya kwanza. Uwiano wa hasara ζ,
hivyo, kuna uwiano wa kichwa kilichopotea kwa kichwa cha kasi. Hasara za hydraulic kawaida hugawanywa katika hasara za ndani na hasara za msuguano kwa urefu. M Hasara za shinikizo la ndani huamuliwa kwa kutumia formula ya Weisbach kama ifuatavyo: au katika vitengo vya shinikizo Wapi v- kasi ya wastani ya sehemu ya msalaba katika bomba ambayo upinzani huu wa ndani umewekwa. Ikiwa kipenyo cha bomba na, kwa hiyo, kasi ndani yake inatofautiana kwa urefu, basi ni rahisi zaidi kuchukua kasi kubwa zaidi kama kasi ya kubuni, i.e. moja ambayo inalingana na kipenyo kidogo cha bomba. Kila upinzani wa ndani una sifa ya thamani yake ya mgawo wa upinzani ζ
, ambayo katika hali nyingi inaweza kuwa takriban kuchukuliwa mara kwa mara kwa aina fulani ya upinzani wa ndani. Hasara za msuguano kwa urefu ni hasara za nishati zinazotokea kwa fomu yao safi katika mabomba ya moja kwa moja ya sehemu ya mara kwa mara ya msalaba, i.e. na mtiririko wa sare, na kuongezeka kwa uwiano na urefu wa bomba. Hasara zinazozingatiwa ni kutokana na hasara za ndani katika kioevu, na kwa hiyo hutokea si tu kwa ukali, bali pia katika mabomba ya laini. Hasara za kichwa za msuguano zinaweza kuonyeshwa kwa kutumia formula ya jumla ya hasara za majimaji, i.e. hata hivyo, mgawo ni rahisi zaidi ζ
unganisha na bomba refu la jamaa l/
d.
Hebu tuchukue sehemu ya bomba la pande zote na urefu sawa na kipenyo chake na kuashiria mgawo wake wa kupoteza kwa λ
. Kisha kwa bomba nzima ndefu l
na kipenyo d.
sababu ya hasara itakuwa ndani l/
d
mara zaidi: Halafu upotezaji wa shinikizo kwa sababu ya msuguano imedhamiriwa na formula ya Weisbach-Darcy: au katika vitengo vya shinikizo Mgawo usio na kipimo λ
kuitwa mgawo wa kupoteza msuguano kwa urefu, au Mgawo wa Darcy. Inaweza kuzingatiwa kama mgawo wa uwiano kati ya upotezaji wa shinikizo kwa sababu ya msuguano na bidhaa ya urefu wa jamaa wa bomba na shinikizo la kasi. N Wapi
Ikiwa kuzingatia hizo. mgawo λ
ni thamani sawia na uwiano wa mkazo wa msuguano kwenye ukuta wa bomba hadi shinikizo la nguvu linaloamuliwa na kasi ya wastani. Kwa sababu ya uthabiti wa mtiririko wa ujazo wa giligili isiyoweza kushinikizwa kando ya bomba la sehemu nzima ya mara kwa mara, kasi na nishati maalum ya kinetic pia inabaki thabiti, licha ya uwepo wa upinzani wa majimaji na upotezaji wa shinikizo. Hasara ya shinikizo katika kesi hii imedhamiriwa na tofauti katika usomaji wa piezometers mbili. Mhadhara namba 10
Mwendo wa maji unaozingatiwa kwa kasi ya chini, ambayo mito ya kibinafsi ya maji husogea sambamba na mhimili wa mtiririko, inaitwa harakati ya laminar. Wazo wazi kabisa la serikali ya laminar ya harakati ya maji inaweza kupatikana kutoka kwa majaribio ya Reynolds. Maelezo ya kina. Kioevu hutoka kwenye tangi kupitia bomba la uwazi na huenda kupitia bomba hadi kwenye kukimbia. Kwa hivyo, kioevu kinapita kwa kiwango fulani cha mtiririko mdogo na wa mara kwa mara. Katika mlango wa bomba kuna tube nyembamba ambayo kati ya rangi huingia sehemu ya kati ya mtiririko. Wakati rangi inapoingia kwenye mtiririko wa kioevu kinachotembea kwa kasi ya chini, rangi nyekundu itasonga kwenye mkondo hata. Kutoka kwa jaribio hili tunaweza kuhitimisha kwamba kioevu kinapita kwa namna ya safu, bila kuchanganya na kuunda vortex. Njia hii ya mtiririko wa maji kawaida huitwa laminar. Hebu tuzingalie sheria za msingi za utawala wa laminar na harakati sare katika mabomba ya pande zote, tukijizuia kwa kesi ambapo mhimili wa bomba ni usawa. Katika kesi hii, tutazingatia mtiririko ulioundwa tayari, i.e. mtiririko katika sehemu, mwanzo ambayo iko kutoka sehemu ya inlet ya bomba kwa umbali ambayo hutoa fomu ya mwisho ya utulivu wa usambazaji wa kasi juu ya sehemu ya mtiririko. Kwa kuzingatia kwamba utawala wa mtiririko wa laminar una tabia ya safu (jet) na hutokea bila kuchanganya chembe, inapaswa kuzingatiwa kuwa katika mtiririko wa laminar kutakuwa na kasi tu sambamba na mhimili wa bomba, wakati kasi ya transverse haitakuwapo. Mtu anaweza kufikiria kuwa katika kesi hii kioevu kinachotembea kinaonekana kugawanywa katika idadi kubwa sana ya tabaka nyembamba za silinda, sambamba na mhimili wa bomba na kusonga moja ndani ya nyingine kwa kasi tofauti, ikiongezeka kwa mwelekeo kutoka kwa kuta hadi. mhimili wa bomba. Katika kesi hiyo, kasi katika safu moja kwa moja katika kuwasiliana na kuta kutokana na athari ya kujitoa ni sifuri na kufikia thamani yake ya juu katika safu ya kusonga pamoja na mhimili wa bomba. Mpango wa mwendo unaokubalika na mawazo yaliyoletwa hapo juu hufanya iwezekanavyo kuanzisha kinadharia sheria ya usambazaji wa kasi katika sehemu ya msalaba wa mtiririko katika hali ya laminar. Ili kufanya hivyo, tutafanya zifuatazo. Hebu tuonyeshe radius ya ndani ya bomba kwa r na kuchagua asili ya kuratibu katikati ya sehemu yake ya msalaba O, kuelekeza mhimili wa x kando ya mhimili wa bomba, na mhimili wa z kwa wima. Sasa hebu tuchague kiasi cha kioevu ndani ya bomba kwa namna ya silinda ya radius fulani y na urefu L na tumia usawa wa Bernoulli kwake. Kwa kuwa kutokana na mhimili wa usawa wa bomba z1=z2=0, basi ambapo R ni radius ya majimaji ya sehemu ya kiasi cha silinda iliyochaguliwa = y/2 τ - nguvu ya msuguano wa kitengo = - μ * dυ/dy Kubadilisha maadili ya R na τ kwenye equation ya asili tunayopata Kwa kutaja maadili tofauti ya y kuratibu, unaweza kuhesabu kasi katika hatua yoyote ya sehemu. Kasi ya juu itakuwa dhahiri kuwa y = 0, i.e. kwenye mhimili wa bomba. Ili kuwakilisha equation hii kielelezo, ni muhimu kupanga kasi kwa kiwango fulani kutoka kwa mstari wa moja kwa moja wa kiholela AA kwa namna ya makundi yaliyoelekezwa kando ya mtiririko wa maji, na kuunganisha mwisho wa makundi na curve laini. Curve inayotokana itawakilisha mkondo wa usambazaji wa kasi katika sehemu ya msalaba ya mtiririko. Grafu ya mabadiliko katika nguvu ya msuguano τ katika sehemu ya msalaba inaonekana tofauti kabisa. Kwa hiyo, katika hali ya laminar katika bomba la cylindrical, kasi katika sehemu ya msalaba wa mtiririko hubadilika kulingana na sheria ya kimfano, na mikazo ya tangential inabadilika kulingana na sheria ya mstari. Matokeo yaliyopatikana ni halali kwa sehemu za bomba na mtiririko wa laminar ulioendelezwa kikamilifu. Kwa kweli, kioevu kinachoingia kwenye bomba lazima kipitishe sehemu fulani kutoka kwa sehemu ya uingizaji kabla ya sheria ya usambazaji wa kasi ya parabolic inayofanana na utawala wa laminar imeanzishwa kwenye bomba. Maendeleo ya utawala wa lamina katika bomba inaweza kufikiriwa kama ifuatavyo. Hebu, kwa mfano, kioevu kiingie kwenye bomba kutoka kwenye hifadhi kubwa, kando ya shimo la kuingiza ambalo limezunguka vizuri. Katika kesi hii, kasi katika sehemu zote za sehemu ya msalaba wa inlet itakuwa karibu sawa, isipokuwa safu nyembamba sana, inayoitwa ukuta (safu karibu na kuta), ambayo, kwa sababu ya kushikamana kwa kioevu. kwa kuta, kushuka kwa ghafla kwa kasi hadi sifuri hutokea. Kwa hiyo, curve ya kasi katika sehemu ya inlet inaweza kuwakilishwa kwa usahihi kabisa kwa namna ya sehemu ya mstari wa moja kwa moja. Tunapoondoka kwenye mlango, kutokana na msuguano kwenye kuta, tabaka za kioevu karibu na safu ya mpaka huanza kupungua, unene wa safu hii huongezeka kwa hatua, na harakati ndani yake, kinyume chake, hupungua. Sehemu ya kati ya mtiririko (msingi wa mtiririko), ambayo bado haijakamatwa na msuguano, inaendelea kusonga kwa ujumla, kwa takriban kasi sawa kwa tabaka zote, na kupungua kwa kasi kwa safu ya ukuta wa karibu husababisha kuongezeka kwa kasi katika msingi. Kwa hiyo, katikati ya bomba, katika msingi, kasi ya mtiririko huongezeka kila wakati, na karibu na kuta, katika safu ya mipaka inayoongezeka, inapungua. Hii hutokea mpaka safu ya mpaka inashughulikia sehemu nzima ya msalaba wa mtiririko na msingi umepunguzwa hadi sifuri. Katika hatua hii, uundaji wa mtiririko unaisha, na curve ya kasi inachukua sura ya kawaida ya kimfano kwa utawala wa laminar. Chini ya hali fulani, mtiririko wa maji ya lamina unaweza kuwa na msukosuko. Wakati kasi ya mtiririko inavyoongezeka, muundo wa safu ya mtiririko huanza kuanguka, mawimbi na vortices huonekana, uenezi ambao katika mtiririko unaonyesha usumbufu unaoongezeka. Hatua kwa hatua, idadi ya vortices huanza kuongezeka, na huongezeka hadi mkondo unapoingia kwenye vijito vingi vidogo vinavyochanganyika na kila mmoja. Mwendo wa machafuko wa vijito hivyo vidogo unaonyesha mwanzo wa mpito kutoka kwa mtiririko wa lamina hadi kwenye msukosuko. Kadiri kasi inavyoongezeka, mtiririko wa lamina hupoteza uimara wake, na usumbufu wowote mdogo ambao hapo awali ulisababisha mabadiliko madogo tu huanza kukuza haraka.
Katika maisha ya kila siku, mpito kutoka kwa utawala mmoja wa mtiririko hadi mwingine unaweza kufuatiwa kwa kutumia mfano wa mkondo wa moshi. Mara ya kwanza, chembe husogea karibu sambamba kwenye trajectories zisizobadilika kwa wakati. Moshi kwa kweli hauna mwendo. Baada ya muda, vortices kubwa huonekana ghafla katika baadhi ya maeneo na huenda kwenye trajectories ya machafuko. Vipuli hivi hugawanyika na kuwa vidogo, vile vidogo zaidi, na kadhalika. Hatimaye, moshi huchanganyika kivitendo na hewa inayozunguka. Laminar ni mtiririko wa hewa ambao mito ya hewa hutembea kwa mwelekeo mmoja na ni sawa kwa kila mmoja. Wakati kasi inapoongezeka kwa thamani fulani, mito ya mtiririko wa hewa, pamoja na kasi ya kutafsiri, pia hupata kasi ya kubadilisha kasi perpendicular kwa mwelekeo wa harakati ya kutafsiri. Mtiririko huundwa, ambao huitwa turbulent, yaani usio na utaratibu. Safu ya mpaka Safu ya mpaka ni safu ambayo kasi ya hewa inabadilika kutoka sifuri hadi thamani karibu na kasi ya mtiririko wa hewa ya ndani. Wakati mtiririko wa hewa unapita karibu na mwili (Mchoro 5), chembe za hewa haziingizii juu ya uso wa mwili, lakini hupunguzwa, na kasi ya hewa kwenye uso wa mwili inakuwa sifuri. Wakati wa kusonga mbali na uso wa mwili, kasi ya hewa huongezeka kutoka sifuri hadi kasi ya mtiririko wa hewa. Unene wa safu ya mpaka hupimwa kwa milimita na inategemea mnato na shinikizo la hewa, wasifu wa mwili, hali ya uso wake na nafasi ya mwili katika mtiririko wa hewa. Unene wa safu ya mpaka huongezeka hatua kwa hatua kutoka kwa uongozi hadi kwenye makali ya kufuatilia. Katika safu ya mpaka, asili ya harakati ya chembe za hewa hutofautiana na asili ya harakati nje yake. Hebu tuchunguze chembe ya hewa A (Mchoro 6), ambayo iko kati ya mikondo ya hewa yenye kasi ya U1 na U2, kutokana na tofauti ya kasi hizi zinazotumiwa kwa pointi tofauti za chembe, inazunguka, na karibu zaidi ya chembe hii ni uso wa mwili, zaidi huzunguka (ambapo kasi ya tofauti ni ya juu zaidi). Wakati wa kusonga mbali na uso wa mwili, mwendo wa mzunguko wa chembe hupungua na inakuwa sawa na sifuri kutokana na usawa wa kasi ya mtiririko wa hewa na kasi ya hewa ya safu ya mpaka. Nyuma ya mwili, safu ya mpaka inageuka kuwa ndege ya kawaida, ambayo hutoka nje na kutoweka inapoondoka kutoka kwa mwili. Msukosuko katika kuamka huanguka kwenye mkia wa ndege na hupunguza ufanisi wake na husababisha kutetemeka (uzushi wa buffeting). Safu ya mpaka imegawanywa katika laminar na turbulent (Mchoro 7). Katika mtiririko wa laminar ya kutosha ya safu ya mpaka, tu nguvu za msuguano wa ndani kutokana na mnato wa hewa huonekana, hivyo upinzani wa hewa katika safu ya laminar ni ya chini. Mchele. 5 Mchele. 6 Mtiririko wa hewa kuzunguka mwili - kupungua kwa mtiririko kwenye safu ya mpaka
Mchele. 7 Katika safu ya mipaka ya msukosuko, kuna harakati inayoendelea ya mito ya hewa kwa pande zote, ambayo inahitaji nishati zaidi kudumisha mwendo wa vortex bila mpangilio na, kama matokeo ya hii, huunda upinzani mkubwa kwa mtiririko wa hewa kwa mwili unaosonga. Kuamua asili ya safu ya mpaka, mgawo wa Cf hutumiwa. Mwili wa usanidi fulani una mgawo wake. Kwa hiyo, kwa mfano, kwa sahani ya gorofa mgawo wa upinzani wa safu ya mpaka wa laminar ni sawa na: kwa safu ya msukosuko ambapo Re ni nambari ya Reynolds, inayoonyesha uwiano wa nguvu zisizo na nguvu kwa nguvu za msuguano na kuamua uwiano wa vipengele viwili - upinzani wa wasifu (upinzani wa sura) na upinzani wa msuguano. Nambari ya Reynolds Re imedhamiriwa na formula: ambapo V ni kasi ya mtiririko wa hewa, Mimi - asili ya saizi ya mwili, mgawo wa kinetic wa viscosity ya nguvu za msuguano wa hewa. Wakati mtiririko wa hewa unapita karibu na mwili, kwa wakati fulani safu ya mpaka hubadilika kutoka kwa lamina hadi kwenye msukosuko. Hatua hii inaitwa hatua ya mpito. Eneo lake juu ya uso wa wasifu wa mwili hutegemea mnato na shinikizo la hewa, kasi ya mito ya hewa, sura ya mwili na nafasi yake katika mtiririko wa hewa, pamoja na ukali wa uso. Wakati wa kuunda wasifu wa mrengo, wabunifu wanajitahidi kuweka hatua hii iwezekanavyo kutoka kwa makali ya mbele ya wasifu, na hivyo kupunguza drag ya msuguano. Kwa kusudi hili, maelezo maalum ya laminated hutumiwa kuongeza laini ya uso wa mrengo na idadi ya hatua nyingine. Wakati kasi ya mtiririko wa hewa inapoongezeka au angle ya nafasi ya mwili kuhusiana na mtiririko wa hewa huongezeka kwa thamani fulani, kwa wakati fulani safu ya mpaka imetenganishwa na uso, na shinikizo nyuma ya hatua hii hupungua kwa kasi. Kama matokeo ya ukweli kwamba kwenye ukingo wa nyuma wa mwili shinikizo ni kubwa kuliko nyuma ya sehemu ya kujitenga, mtiririko wa hewa wa nyuma hutokea kutoka eneo la shinikizo la juu hadi eneo la shinikizo la chini hadi eneo la kujitenga, ambalo linajumuisha kujitenga. ya mtiririko wa hewa kutoka kwenye uso wa mwili (Mchoro 8). Safu ya mpaka ya lamina hutoka kwa urahisi zaidi kutoka kwenye uso wa mwili kuliko safu ya mpaka yenye msukosuko. Mlinganyo wa mwendelezo wa mtiririko wa hewa Equation ya mwendelezo wa jet ya mtiririko wa hewa (uvumilivu wa mtiririko wa hewa) ni equation ya aerodynamics inayofuata kutoka kwa sheria za kimsingi za fizikia - uhifadhi wa misa na inertia - na huanzisha uhusiano kati ya msongamano, kasi na eneo la sehemu ya msalaba. ya ndege ya mtiririko wa hewa. Mchele. 8 Mchele. 9 Wakati wa kuzingatia, hali inakubaliwa kuwa hewa chini ya utafiti haina mali ya compressibility (Mchoro 9). Katika mtiririko wa sehemu tofauti za msalaba, kiasi cha pili cha hewa hutiririka kupitia sehemu ya I kwa muda fulani; kiasi hiki ni sawa na bidhaa ya kasi ya mtiririko wa hewa na sehemu ya msalaba F. Kiwango cha pili cha mtiririko wa hewa m ni sawa na bidhaa ya kiwango cha pili cha mtiririko wa hewa na wiani p wa mtiririko wa hewa wa mkondo. Kulingana na sheria ya uhifadhi wa nishati, wingi wa mtiririko wa hewa m1 unaopita kupitia sehemu ya I (F1) ni sawa na misa ya m2 ya mtiririko uliopeanwa unaopita kupitia sehemu ya II (F2), mradi mtiririko wa hewa ni thabiti: m1=m2=const, (1.7) m1F1V1=m2F2V2=const. (1.8) Usemi huu unaitwa equation ya mwendelezo wa mkondo wa mtiririko wa hewa wa mkondo. F1V1=F2V2= const. (1.9) Kwa hiyo, kutoka kwa formula ni wazi kwamba kiasi sawa cha hewa hupitia sehemu tofauti za mkondo katika kitengo fulani cha muda (pili), lakini kwa kasi tofauti. Wacha tuandike equation (1.9) katika fomu ifuatayo: Njia hiyo inaonyesha kuwa kasi ya mtiririko wa hewa ya ndege ni sawia na eneo la sehemu ya msalaba ya ndege na kinyume chake. Kwa hivyo, usawa wa mwendelezo wa mtiririko wa hewa huanzisha uhusiano kati ya sehemu ya msalaba wa ndege na kasi, mradi mtiririko wa hewa wa ndege ni thabiti. Shinikizo tuli na kichwa cha kasi mlinganyo wa Bernoulli aerodynamics ya ndege ya anga Ndege iliyoko kwenye mtiririko wa hewa iliyosimama au inayosonga ikihusiana nayo hupata shinikizo kutoka kwa ndege ya pili, katika kesi ya kwanza (wakati mtiririko wa hewa umesimama) ni shinikizo la tuli na katika kesi ya pili (wakati mtiririko wa hewa unasonga) ni. shinikizo la nguvu, mara nyingi huitwa shinikizo la kasi. Shinikizo la tuli katika mkondo ni sawa na shinikizo la kioevu wakati wa kupumzika (maji, gesi). Kwa mfano: maji katika bomba, inaweza kuwa katika mapumziko au katika mwendo, katika hali zote mbili kuta za bomba ni chini ya shinikizo kutoka kwa maji. Katika kesi ya harakati ya maji, shinikizo itakuwa kidogo kidogo, tangu shinikizo la kasi limeonekana. Kulingana na sheria ya uhifadhi wa nishati, nishati ya mkondo wa mtiririko wa hewa katika sehemu mbali mbali za mkondo wa hewa ni jumla ya nishati ya kinetic ya mtiririko, nishati inayowezekana ya nguvu za shinikizo, nishati ya ndani ya mtiririko na. nishati ya nafasi ya mwili. Kiasi hiki ni thamani ya kudumu: Ekin+Er+Evn+En=sopst (1.10) Nishati ya Kinetic (Ekin) ni uwezo wa mtiririko wa hewa unaosonga kufanya kazi. Ni sawa ambapo m ni wingi wa hewa, kgf s2m; Kasi ya mtiririko wa V-hewa, m/s. Ikiwa tutabadilisha uzito wa hewa p badala ya m ya wingi, tunapata fomula ya kuamua shinikizo la kasi q (katika kgf/m2) Nishati inayowezekana Ep ni uwezo wa mtiririko wa hewa kufanya kazi chini ya ushawishi wa nguvu za shinikizo tuli. Ni sawa (katika kgf-m) ambapo P ni shinikizo la hewa, kgf/m2; F ni eneo la msalaba wa mkondo wa hewa, m2; S ni njia iliyosafirishwa na kilo 1 ya hewa kupitia sehemu fulani, m; bidhaa SF inaitwa kiasi maalum na inaonyeshwa kwa v. Kubadilisha thamani ya kiasi maalum cha hewa kwenye fomula (1.13), tunapata Nishati ya ndani Evn ni uwezo wa gesi kufanya kazi wakati halijoto yake inapobadilika: ambapo Cv ni uwezo wa joto wa hewa kwa kiasi cha mara kwa mara, cal/kg-deg; T-joto kwenye mizani ya Kelvin, K; A ni sawa na joto la kazi ya mitambo (cal-kg-m). Kutoka kwa equation ni wazi kwamba nishati ya ndani ya mtiririko wa hewa ni sawa sawa na joto lake. Nishati ya nafasi En ni uwezo wa hewa kufanya kazi wakati nafasi ya katikati ya mvuto wa wingi fulani wa hewa inabadilika wakati wa kupanda hadi urefu fulani na ni sawa na ambapo h ni mabadiliko ya urefu, m. Kwa sababu ya maadili madogo ya mgawanyiko wa vituo vya mvuto wa raia wa hewa kwa urefu katika mkondo wa mtiririko wa hewa, nishati hii inapuuzwa katika aerodynamics. Kuzingatia aina zote za nishati kuhusiana na hali fulani, tunaweza kuunda sheria ya Bernoulli, ambayo huanzisha uhusiano kati ya shinikizo la tuli katika mkondo wa mtiririko wa hewa na shinikizo la kasi. Hebu fikiria bomba (Mchoro 10) wa kipenyo cha kutofautiana (1, 2, 3) ambayo mtiririko wa hewa unaendelea. Vipimo vya shinikizo hutumiwa kupima shinikizo katika sehemu zinazozingatiwa. Kuchambua usomaji wa vipimo vya shinikizo, tunaweza kuhitimisha kuwa shinikizo la chini la nguvu linaonyeshwa na kupima shinikizo na sehemu ya 3-3 ya msalaba. Hii ina maana kwamba wakati bomba inavyopungua, kasi ya mtiririko wa hewa huongezeka na shinikizo hupungua. Mchele. 10 Sababu ya kushuka kwa shinikizo ni kwamba mtiririko wa hewa haufanyi kazi yoyote (msuguano hauzingatiwi) na kwa hiyo nishati ya jumla ya mtiririko wa hewa inabaki mara kwa mara. Ikiwa tunazingatia hali ya joto, wiani na kiasi cha mtiririko wa hewa katika sehemu tofauti kuwa mara kwa mara (T1=T2=T3;р1=р2=р3, V1=V2=V3), basi nishati ya ndani inaweza kupuuzwa. Hii inamaanisha kuwa katika kesi hii inawezekana kwa nishati ya kinetic ya mtiririko wa hewa kubadilika kuwa nishati inayowezekana na kinyume chake. Wakati kasi ya mtiririko wa hewa inapoongezeka, shinikizo la kasi na, ipasavyo, nishati ya kinetic ya mtiririko huu wa hewa pia huongezeka. Wacha tubadilishe maadili kutoka kwa fomula (1.11), (1.12), (1.13), (1.14), (1.15) kuwa fomula (1.10), kwa kuzingatia kwamba tunapuuza nishati ya ndani na nafasi ya nishati, kubadilisha equation ( 1.10), tunapata Mlinganyo huu wa sehemu yoyote ya msalaba wa mkondo wa hewa umeandikwa kama ifuatavyo: Aina hii ya mlinganyo ndio mlinganyo rahisi zaidi wa kihisabati wa Bernoulli na unaonyesha kuwa jumla ya shinikizo tuli na dhabiti kwa sehemu yoyote ya mkondo wa mtiririko wa hewa thabiti ni thamani isiyobadilika. Compressibility si kuzingatiwa katika kesi hii. Wakati wa kuzingatia ukandamizaji, marekebisho sahihi yanafanywa. Ili kuonyesha sheria ya Bernoulli, unaweza kufanya majaribio. Chukua karatasi mbili za karatasi, ukizishikilia kwa usawa kwa kila mmoja kwa umbali mfupi, na pigo kwenye pengo kati yao. Mchele. kumi na moja Karatasi zinakaribia zaidi. Sababu ya muunganisho wao ni kwamba kwa nje ya karatasi shinikizo ni anga, na katika muda kati yao, kutokana na kuwepo kwa shinikizo la hewa ya kasi, shinikizo lilipungua na kuwa chini ya anga. Chini ya ushawishi wa tofauti za shinikizo, karatasi za bend ndani. Vichungi vya upepo Usanidi wa majaribio wa kusoma matukio na michakato inayoambatana na mtiririko wa gesi karibu na miili inaitwa handaki la upepo. Kanuni ya uendeshaji wa vichuguu vya upepo inategemea kanuni ya Galileo ya uhusiano: badala ya harakati ya mwili katika kati isiyosimama, mtiririko wa gesi karibu na mwili usio na utulivu unasomwa. ndege imedhamiriwa kwa majaribio, usambazaji wa shinikizo na joto juu ya uso wake unasomwa, muundo wa mtiririko kuzunguka mwili unazingatiwa, na aeroelasticity inasomwa. Njia za upepo, kulingana na anuwai ya nambari za Mach M, zimegawanywa kuwa subsonic (M = 0.15-0.7), transonic (M = 0.7-1 3), supersonic (M = 1.3-5) na hypersonic (M = 5-25). ), kulingana na kanuni ya operesheni - ndani ya compressor (hatua inayoendelea), ambayo mtiririko wa hewa huundwa na compressor maalum, na baluni na shinikizo la kuongezeka, kulingana na mpangilio wa mzunguko - ndani ya kufungwa na kufunguliwa. Mabomba ya compressor yana ufanisi mkubwa, ni rahisi kutumia, lakini yanahitaji kuundwa kwa compressors ya kipekee na viwango vya juu vya mtiririko wa gesi na nguvu kubwa. Vichungi vya upepo wa puto ni vya chini kiuchumi kuliko vichuguu vya upepo wa compressor, kwani nishati fulani hupotea wakati wa kusukuma gesi. Kwa kuongeza, muda wa uendeshaji wa vichuguu vya upepo wa puto ni mdogo na hifadhi ya gesi katika mizinga na huanzia makumi ya sekunde hadi dakika kadhaa kwa vichuguu mbalimbali vya upepo. Matumizi yaliyoenea ya vichuguu vya upepo wa puto ni kutokana na ukweli kwamba ni rahisi zaidi katika muundo na nguvu ya compressor inayohitajika kujaza puto ni ndogo. Vichungi vya upepo vilivyofungwa hutumia sehemu kubwa ya nishati ya kinetic iliyobaki kwenye mkondo wa gesi baada ya kupita kwenye eneo la kazi, na kuongeza ufanisi wa bomba. Katika kesi hii, hata hivyo, ni muhimu kuongeza vipimo vya jumla vya ufungaji. Katika vichuguu vya upepo wa subsonic, sifa za aerodynamic za ndege ya helikopta ya subsonic husomwa, pamoja na sifa za ndege za juu katika njia za kuruka na za kutua. Kwa kuongeza, hutumiwa kujifunza mtiririko karibu na magari na magari mengine ya chini, majengo, makaburi, madaraja na vitu vingine. Mchele. 12 1 - sega la asali 2 - gridi 3 - chumba cha mapema 4 - mkanganyiko 5 - mwelekeo wa mtiririko 6 - sehemu ya kufanya kazi na modeli 7 - kiboreshaji, 8 - kiwiko chenye blade zinazozunguka, 9 - compressor 10 - baridi ya hewa. Mchele. 13 1 - sega la asali 2 - gridi 3 - chumba cha kabla 4 kichanganyiko 5 sehemu ya kufanya kazi yenye modeli 6 ejector 7 kisambazaji 7 kiwiko cha mkono na vani za mwongozo 9 moshi wa hewa 10 - usambazaji wa hewa kutoka kwa mitungi Mchele. 14 1 - silinda ya hewa iliyoshinikizwa 2 - bomba 3 - kudhibiti throttle 4 - gridi za kusawazisha 5 - sega la asali 6 - gridi za deturbulizing 7 - chumba cha kulala 8 - mkanganyiko 9 - pua ya juu 10 - sehemu ya kufanya kazi na mfano 11 - diffuser ya juu 12 - subsonic 3 diffuser kutolewa Mchele. 15 1 - silinda ya shinikizo la juu 2 - bomba 3 - kudhibiti koo 4 - hita 5 - chumba cha kabla na asali na gridi 6 - nozzle ya hypersonic axisymmetric 7 - sehemu ya kufanya kazi na mfano 8 - hypersonic axisymmetric diffuser 9 - baridi ya hewa 10 - mwelekeo wa mtiririko 11 - usambazaji wa hewa ndani ya ejector 12 - ejectors 13 - shutters 14 - tank ya utupu 15 - subsonic diffuser MTIRIRIKO WA LAMINAR(kutoka Kilatini lamina - sahani) - utawala wa mtiririko ulioamriwa wa kioevu cha viscous (au gesi), kinachojulikana na kutokuwepo kwa kuchanganya kati ya tabaka za karibu za kioevu. Masharti ambayo thabiti, i.e., bila kusumbuliwa na usumbufu wa nasibu, L. t. inaweza kutokea inategemea thamani ya isiyo na kipimo. Nambari ya Reynolds Re. Kwa kila aina ya mtiririko kuna nambari kama hiyo R e Kr, aliitwa chini muhimu Reynolds nambari, ambayo kwa yoyote Re Wazo la vipengele vya mwendo wa mstari hutolewa na kesi iliyosomwa vizuri ya mwendo katika silinda ya pande zote. bomba Kwa hili la sasa R e Kr 2200, wapi Re=
(
- kasi ya wastani ya maji, d- kipenyo cha bomba,
- kinematic mgawo mnato, - nguvu mgawo mnato, - wiani wa maji). Kwa hivyo, mtiririko wa laser thabiti unaweza kutokea ama kwa mtiririko wa polepole wa kioevu cha kutosha cha viscous au kwenye mirija nyembamba sana (capillary). Kwa mfano, kwa maji (= 10 -6 m 2 / s saa 20 ° C) imara L. t. s = 1 m / s inawezekana tu katika zilizopo na kipenyo cha si zaidi ya 2.2 mm. Na LP katika bomba refu sana, kasi katika sehemu yoyote ya bomba hubadilika kulingana na sheria -(1 - - r 2 /A 2), wapi A- eneo la bomba, r- umbali kutoka kwa mhimili, - axial (idadi ya juu) kasi ya mtiririko; kimfano sambamba. wasifu wa kasi unaonyeshwa kwenye Mtini. A. Mkazo wa msuguano hutofautiana kando ya radius kulingana na sheria ya mstari ambapo = ni mkazo wa msuguano kwenye ukuta wa bomba. Ili kuondokana na nguvu za msuguano wa viscous katika bomba na mwendo wa sare, lazima kuwe na kushuka kwa shinikizo la longitudinal, kawaida huonyeshwa na usawa. P 1 -P 2 Usambazaji wa kasi juu ya sehemu ya msalaba wa bomba: A- na mtiririko wa laminar; b- katika mtiririko wa msukosuko. Wakati mtiririko unakuwa na msukosuko, muundo wa mtiririko na wasifu wa kasi hubadilika sana (Mtini. 6
) na sheria ya upinzani, yaani utegemezi Re(sentimita. Upinzani wa Hydrodynamic). Mbali na bomba, lubrication hufanyika kwenye safu ya lubrication kwenye fani, karibu na uso wa miili inayozunguka giligili ya mnato wa chini (ona Mtini. Safu ya mpaka), wakati kioevu chenye mnato sana kinapita polepole kuzunguka miili midogo (tazama, haswa, Fomula ya Stokes). Nadharia ya nadharia ya laser pia hutumiwa katika viscometry, katika utafiti wa uhamisho wa joto katika giligili ya viscous inayosonga, katika utafiti wa harakati ya matone na Bubbles katika kati ya kioevu, kwa kuzingatia mtiririko wa filamu nyembamba za kioevu, na. katika kutatua idadi ya matatizo mengine katika fizikia na sayansi ya kimwili. kemia. Lit.: Landau L.D., Lifshits E.M., Mechanics of Continuous Media, toleo la 2, M., 1954; Loytsyansky L.G., Mitambo ya kioevu na gesi, toleo la 6, M., 1987; Targ S.M., Matatizo ya msingi ya nadharia ya mtiririko wa laminar, M.-L., 1951; Slezkin N.A., Mienendo ya giligili ya viscous isiyoshikika, M., 1955, sura ya. 4 - 11. S. M. Targ.Dhana ya usumbufu wa kasi
Mahesabu na ukweli
Utulivu wa mtiririko wa laminar katika bomba
Mtiririko wa viowevu vinavyogandamizwa na visivyoweza kubana
Hitimisho
,
,
- kupoteza kichwa kwa urefu.
, i.e. kwenye mhimili wa bomba 
,
.Hali ya msukosuko ya harakati za maji
.
o Mtiririko wa misukosuko wa Prandtl una maeneo mawili: safu ndogo ya laminar Na kiini cha msukosuko mtiririko, kati ya ambayo kuna eneo lingine - safu ya mpito. Mchanganyiko wa sublayer ya laminar na safu ya mpito katika hydrodynamics kawaida huitwa safu ya mpaka.
.
uso wa kuta za mabomba, njia, trays zina ukali mmoja au mwingine. Hebu tuonyeshe urefu wa protrusions ukali kwa barua Δ. Kiasi Δ inaitwa ukali kabisa, na uwiano wake kwa kipenyo cha bomba (Δ/d) - ukali wa jamaa; thamani ya kubadilishana ya ukali wa jamaa inaitwa ulaini wa jamaa(d/Δ).
,
.
hasara za asili nishati husababishwa na kinachoitwa upinzani wa ndani wa majimaji, i.e. mabadiliko ya ndani katika sura na ukubwa wa kituo, na kusababisha deformation ya mtiririko. Wakati maji yanapita kupitia upinzani wa ndani, kasi yake inabadilika na vortices kubwa kawaida huonekana. Mwisho huundwa nyuma ya mahali ambapo mtiririko hutengana na kuta na kuwakilisha maeneo ambayo chembe za maji hutembea hasa kwenye curves zilizofungwa au trajectories karibu nao.
,
,
,
.
,
.
Ni vigumu kujua maana ya kimwili ya mgawo λ
, ikiwa tunazingatia hali ya mwendo wa sare katika bomba la kiasi cha cylindrical na urefu l na kipenyo d, i.e. usawa hadi sifuri ya jumla ya nguvu zinazofanya kazi kwa kiasi: nguvu za shinikizo na nguvu za msuguano. Usawa huu una fomu
,
- msuguano wa msuguano kwenye ukuta wa bomba.
, unaweza kupata
,Hali ya mwendo wa lamina katika majaribio
Njia ya mtiririko wa lamina
Maendeleo ya utawala wa lamina katika bomba
Mpito kutoka kwa lamina hadi mtiririko wa msukosuko
Video kuhusu mtiririko wa lamina
Wapi uk 1 Na uk 2- shinikizo katika kn. sehemu mbili za msalaba ziko kwa mbali l kutoka kwa kila mmoja - mgawo. upinzani, kulingana na kwa L. t. Kiwango cha pili cha mtiririko wa kioevu kwenye bomba kwenye L.t Sheria ya Poiseuille. Katika mabomba ya urefu wa mwisho, L. t. iliyoelezwa haijaanzishwa mara moja na mwanzoni mwa bomba kuna kinachojulikana. sehemu ya kuingilia, ambapo wasifu wa kasi hatua kwa hatua hubadilika kuwa kimfano. Urefu wa takriban wa sehemu ya ingizo 