Laminar strøm

en kugle i Stokes strømning ved meget lavt Reynolds-nummer. Et objekt, der bevæger sig gennem en væske, oplever en trækkraft i retning modsat dens bevægelse.

typen af strømning, der forekommer i en væske i en kanal, er vigtig i væskedynamikproblemer og påvirker efterfølgende varme-og masseoverførsel i væskesystemer. Det dimensionsløse Reynolds-tal er en vigtig parameter i ligningerne, der beskriver, om fuldt udviklede strømningsforhold fører til laminær eller turbulent strømning. Reynolds-tallet er forholdet mellem inertialkraften og væskens skærekraft: hvor hurtigt væsken bevæger sig i forhold til hvor tyktflydende den er, uanset væskesystemets skala. Laminær strømning opstår generelt, når væsken bevæger sig langsomt, eller væsken er meget tyktflydende. Når Reynolds-antallet stiger, såsom ved at øge væskens strømningshastighed, vil strømmen overgå fra laminær til turbulent strømning ved et specifikt interval af Reynolds–tal, det laminære-turbulente overgangsområde afhængigt af små forstyrrelsesniveauer i væsken eller ufuldkommenheder i strømningssystemet. Hvis Reynolds-nummeret er meget lille, meget mindre end 1, vil væsken udvise Stokes eller krybende strømning, hvor væskens viskøse kræfter dominerer inertialkræfterne.

den specifikke beregning af Reynolds-nummeret og de værdier, hvor laminær strømning forekommer, afhænger af strømningssystemets geometri og strømningsmønster. Det almindelige eksempel er gennemstrømning gennem et rør, hvor Reynolds-nummeret er defineret som

R e = list u d h list = u D H list = I d h list a , {\displaystyle \mathrm {Re} ={\frac {\rho uD_{\tekst{H}}}{\mu} ={\frac {uD_{\tekst{H}}} {\nu}} {\frac {uD_{\tekst{H}}} {\nu}} {\frac {{\tekst {H}}} {\nu}} {\nu}} {\frac {{\tekst {H}}} {\nu}} {\nu}} {\frac {{\tekst{H}}} {\nu}} div>{\displaystyle \ mathrm {re}={\frac {\Rho ud_ {\tekst {h}}} {\mu} ={\frac {uD_ {\tekst {H}}} {\nu}} ={\frac {{\tekst {H}}} {\nu}} ={\frac {{\tekst {h}}} {\nu}} {\frac {{\tekst {h}}} {\nu}} {\nu a}}

hvor:

DH er den rørets hydrauliske diameter (m); k er Volumenstrømningshastigheden (m3/s); A er rørets tværsnitsareal (m2); u er den gennemsnitlige hastighed af væske (SI-enheder: m/s); μ er den dynamiske viskositet (Pa·s = N·s/m2 = kg/(m·s)); ν er den kinematiske viskositet, ν = μ/ρ (m2/s), ρ er massefylden af væsken (kg/m3).

for sådanne systemer forekommer laminær strømning, når Reynolds-tallet er under en kritisk værdi på cirka 2.040, selvom overgangsområdet typisk er mellem 1.800 og 2.100.

for væskesystemer, der forekommer på ydre overflader, såsom strømning forbi objekter suspenderet i væsken, kan andre definitioner for Reynolds-tal bruges til at forudsige typen af strømning omkring objektet. Partiklen Reynolds nummer Rep ville blive brugt til partikel suspenderet i flydende væsker, for eksempel. Som med strømning i rør forekommer laminær strømning typisk med lavere Reynolds-tal, mens turbulent strømning og relaterede fænomener, såsom hvirveludslip, forekommer med højere Reynolds-tal.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *