Diferența dintre fluxul laminar și fluxul turbulent

Flow Laminar vs. flux turbulent
 

Fluid Dynamics este o parte importantă a fizicii clasice, iar aplicațiile se desfășoară de la irigare la fiziologia umană. Are contribuții tehnice semnificative în domeniile aerospațial, marin, irigat, hidraulic și multe alte discipline.

Fluxul de fluid variază de la o stare la alta, iar pentru ușurința analizei, debitul este clasificat în diferite regimuri în care proprietățile fluidului, cum ar fi viteza, presiunea, densitatea și viscozitatea, caracterizează fiecare regim. Turbulența și curgerea laminară sunt cele două clase principale de regimuri de curgere.

Ce este fluxul laminar?

Atunci când particulele de fluid curg fără a intersecta căile unul de celălalt și viteza particulei este întotdeauna tangențială la calea particulei, fluxul se spune că este fluid. Atunci când are loc fluxul de flux, straturile de particule de fluid tind să alunece peste particula adiacentă fără a perturba mișcarea altora, iar acest lucru are loc în straturi sau laminate ale fluxului de fluid. Un astfel de flux este cunoscut ca un flux laminar. Debitul fluxului laminar sau fluidizarea are loc atunci când viteza fluidului este relativ scăzută.

În fluxul laminar, stratul care intră în contact cu o suprafață staționară are o viteză zero și, în direcția perpendiculară pe suprafață, viteza straturilor tinde să crească. De asemenea, proprietățile dinamice de viteză, presiune, densitate și alte proprietăți dinamice rămân neschimbate în fiecare punct din spațiul fluxului.

Numărul Reynolds este un indiciu cât de bun poate fi supus fluxului laminar unui fluid. Atunci când numărul Reynolds este scăzut, fluxul are tendința de a fi laminar, iar forțele vâscoase sunt forma dominantă de interacțiune între straturi. Când numărul Reynolds este ridicat, fluxul are tendința de a fi turbulent, iar forțele inerțiale sunt forma dominantă a interacțiunii dintre straturi.

Ce este fluxul turbulent?

Atunci când proprietățile lichidului dintr-un flux variază rapid cu timpul, adică atunci când modificările în viteza, presiunea, densitatea și alte proprietăți de curgere arată modificări aleatorii și arbitrare, debitul este cunoscut ca un flux turbulent.

Debitul fluidului dintr-o conductă cilindrică uniformă, cu o lungime finită, cunoscută și ca un debit Poiseuille, va avea turbulențe în flux atunci când numărul Reynolds ajunge la numărul critic 2040. Totuși, în general, debitul nu poate fi în mod explicit turbulent când Reynolds numărul este mai mare de 10000.

Un debit turbulent este caracterizat prin caracterul aleator, difuzivitatea și vorticitatea. Fluxul conține eddies, curenți transversali și vârtejuri.

Care este diferența dintre fluxul laminar și cel turbulent?

• În fluxul laminar, debitul are loc la viteze mici și număr scăzut Reynolds, în timp ce fluxul de turbulență are loc la viteze mari și la un număr mare de Reynolds.

• În fluxul laminar, calea liniilor de fluid este regulată și raționalizată acolo unde nu există nici o perturbare laterală a căilor de fluid și fluidul curge în straturi. În curgerea turbulentă, modelul de curgere este neregulat și haotic, unde vor apărea vortexuri, edee și curenți transversali.

• În fluxul laminar, proprietățile fluidului dintr-un punct din spațiu rămân constante în timp, în timp ce, în fluxul turbulent, proprietățile lichidului dintr-un punct sunt stochastice.