Laminärt flöde

en sfär i Stokes flöde, vid mycket lågt Reynolds-nummer. Ett objekt som rör sig genom en vätska upplever en dragkraft i motsatt riktning mot dess rörelse.

den typ av flöde som förekommer i en vätska i en kanal är viktig i vätskedynamikproblem och påverkar därefter värme-och massöverföring i vätskesystem. Det dimensionslösa Reynolds-talet är en viktig parameter i ekvationerna som beskriver om fullt utvecklade flödesförhållanden leder till laminärt eller turbulent flöde. Reynolds-talet är förhållandet mellan tröghetskraften och vätskans skjuvkraft: hur snabbt vätskan rör sig i förhållande till hur viskös den är, oavsett vätskesystemets skala. Laminärt flöde uppträder vanligtvis när vätskan rör sig långsamt eller vätskan är mycket viskös. När Reynolds-numret ökar, såsom genom att öka vätskans flödeshastighet, kommer flödet att övergå från laminärt till turbulent flöde vid ett specifikt intervall av Reynolds–nummer, det laminära turbulenta övergångsområdet beroende på små störningsnivåer i vätskan eller brister i flödessystemet. Om Reynolds-numret är mycket litet, mycket mindre än 1, kommer vätskan att uppvisa Stokes eller krypande flöde, där vätskans viskösa krafter dominerar tröghetskrafterna.

den specifika beräkningen av Reynolds-numret och värdena där laminärt flöde inträffar beror på flödessystemets geometri och flödesmönstret. Det vanliga exemplet är flöde genom ett rör, där Reynolds-numret definieras som

r e = u d h, d = u d H, D = Q, D H, D =A, {\displaystyle \mathrm {re} ={\frac {\rho uD_{\text{h}}}{\mu}} ={\frac {uD_{\text{H}}}{\nu}}={\frac {QD_{\text{H}}}{\nu}} {\nu A}},}

{\displaystyle\mathrm {Re} ={\frac{\Rho ud_ {\text {h}}} {\mu}} ={\frac {uD_ {\text {H}}} {\nu}} = {\frac {qd_ {\text {h}}} {\nu a}},}

var:

dh är rörets hydrauliska diameter (m); q är den volymetriska flödeshastigheten (m3/s); a är rörets tvärsnittsarea (m2); u är den genomsnittliga hastigheten av vätska (SI-enheter: m/s), μ är den dynamiska viskositet (Pa·s = N·s/m2 = kg/(m·s)); ν är den kinematiska viskositet, ν = μ/ρ (m2/s), ρ är densiteten av vätskan (kg/m3).

för sådana system inträffar laminärt flöde när Reynolds-talet är under ett kritiskt värde på cirka 2040, även om övergångsområdet typiskt ligger mellan 1800 och 2100.

för vätskesystem som förekommer på yttre ytor, såsom flöde förbi föremål suspenderade i vätskan, kan andra definitioner för Reynolds-nummer användas för att förutsäga typen av flöde runt objektet. Partikeln Reynolds nummer Rep skulle användas för partikel suspenderad i flytande vätskor, till exempel. Som med flöde i rör uppträder laminärt flöde vanligtvis med lägre Reynolds-nummer, medan turbulent flöde och relaterade fenomen, såsom virvelutgjutning, uppträder med högre Reynolds-nummer.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *