Różnica między przepływem laminarnym a przepływem turbulentnym

Przepływ laminarny a przepływ turbulentny
 

Fluid Dynamics jest ważną częścią fizyki klasycznej, a aplikacje działają od nawadniania do fizjologii człowieka. Ma znaczący wkład techniczny w dziedzinie lotnictwa, przemysłu morskiego, nawadniania, hydrauliki i wielu innych dziedzin.

Przepływ płynu zmienia się w różnych stanach, a dla ułatwienia analizy przepływ dzieli się na różne reżimy, w których właściwości płynu, takie jak prędkość, ciśnienie, gęstość i lepkość charakteryzują każdy reżim. Przepływ turbulentny i laminarny to dwie główne klasy reżimów przepływu.

Co to jest przepływ laminarny?

Gdy cząstki płynu przepływają bez przecinania się ścieżek, a prędkość cząstki jest zawsze styczna do ścieżki cząstki, mówi się, że przepływ jest sprawny. Kiedy pojawia się przepływ usprawniony, warstwy cząstek płynu mają tendencję do ślizgania się po sąsiedniej cząstce bez zakłócania ruchu innych, a dzieje się to w warstwach lub warstwach przepływu płynu. Taki przepływ jest znany jako przepływ laminarny. Przepływ laminarny lub przepływ usprawniony występuje, gdy prędkość płynu jest względnie mała.

W przepływie laminarnym warstwa stykająca się z nieruchomą powierzchnią ma zerową prędkość, a w kierunku prostopadłym do powierzchni prędkość warstw ma tendencję do zwiększania się. Ponadto prędkość, ciśnienie, gęstość i inne właściwości dynamiczne płynów pozostają niezmienione w każdym punkcie przestrzeni przepływu.

Liczba Reynoldsa wskazuje, jak dobrze płyn może podlegać przepływowi laminarnemu. Gdy liczba Reynoldsa jest niska, przepływ jest zwykle laminarny, a siły lepkości są dominującą formą interakcji między warstwami. Gdy liczba Reynoldsa jest wysoka, przepływ ma tendencję do turbulencji, a siły bezwładności są dominującą formą interakcji między warstwami.

Co to jest przepływ turbulentny?

Gdy właściwości płynu w przepływie zmieniają się gwałtownie w czasie, tj. Gdy zmiany prędkości, ciśnienia, gęstości i innych właściwości przepływu wykazują zmiany losowe i arbitralne, przepływ jest znany jako przepływ turbulentny.

Przepływ płynu w jednolitej cylindrycznej rurze o skończonej długości, znanej również jako przepływ Poiseuille'a, będzie miał turbulencję w przepływie, gdy liczba Reynoldsa osiągnie liczbę krytyczną 2040. Jednak ogólnie przepływ nie może być wyraźnie turbulentny, gdy Reynolds liczba jest większa niż 10000.

Przepływ turbulentny charakteryzuje się losową naturą, dyfuzyjnością i wirowością. Przepływ zawiera wiry, prądy krzyżowe i wiry.

Jaka jest różnica między przepływem laminarnym a przepływem turbulentnym?

• W przypadku przepływu laminarnego przepływ występuje przy niskich prędkościach i niskiej liczbie Reynoldsa, podczas gdy przepływ turbulencji występuje przy dużych prędkościach i dużej liczbie Reynoldsa.

• W przepływie laminarnym ścieżka linii płynu jest regularna i usprawnia tam, gdzie nie ma bocznych zakłóceń ścieżek płynu, a płyn przepływa warstwami. W przepływach turbulentnych przepływ jest nieregularny i chaotyczny, w którym występują wiry, wiry i prądy krzyżowe.

• W przypadku przepływu laminarnego właściwości płynu w punkcie przestrzeni pozostają stałe w czasie, podczas gdy w przepływie turbulentnym właściwości płynu w punkcie są stochastyczne.