Ламинарлы ағын және турбулентті ағын
Сұйықтық динамикасы классикалық физиканың маңызды бөлігі болып табылады және қолданбалар суарудан адам физиологиясына дейін жұмыс істейді. Оның аэроғарыш, теңіз, ирригация, гидравликалық және басқа да көптеген пәндер салаларында маңызды инженерлік үлесі бар.
Сұйықтық ағыны бір күйден екіншісіне өзгереді және талдауды жеңілдету үшін ағын жылдамдық, қысым, тығыздық және тұтқырлық сияқты сұйықтық қасиеттері әр режимді сипаттайтын әртүрлі режимдерге жіктеледі. Турбулентті және ламинарлы ағын ағын режимдерінің екі негізгі класы болып табылады.
Ламинарлы ағын дегеніміз не?
Сұйық бөлшектер бір-бірінің жолдарын қиылыспай ағып жатқанда және бөлшектің жылдамдығы әрқашан бөлшектің жолына тангенциалды болса, ағын ағынды деп аталады. Сұйықтық ағыны пайда болған кезде, сұйықтық бөлшектерінің қабаттары басқалардың қозғалысын бұзбай, көрші бөлшектің үстінен сырғуға бейім және бұл сұйықтық ағынының қабаттарында немесе қабаттарында болады. Мұндай ағын ламинарлы ағын деп аталады. Ламинарлық ағын немесе ағынды ағын сұйықтық жылдамдығы салыстырмалы түрде төмен болғанда орын алады.
Ламинарлы ағында қозғалмайтын бетпен жанасатын қабат нөлдік жылдамдыққа ие және бетке перпендикуляр бағытта қабаттардың жылдамдығы жоғарылау үрдісіне ие. Сондай-ақ, жылдамдық, қысым, тығыздық және сұйықтықтың басқа динамикалық қасиеттері ағын кеңістігінің әрбір нүктесінде өзгеріссіз қалады.
Рейнольдс саны сұйықтықтың ламинарлы ағынға қаншалықты жақсы өтуі мүмкін екенін көрсетеді. Рейнольдс саны төмен болған кезде ағын ламинарлы болады, ал тұтқыр күштер қабаттар арасындағы әсерлесудің басым түрі болып табылады. Рейнольдс саны жоғары болған кезде ағын турбулентті болады, ал инерциялық күштер қабаттар арасындағы әрекеттесудің басым түрі болып табылады.
Турбулентті ағын дегеніміз не?
Ағындағы сұйықтық қасиеттері уақыт бойынша жылдам өзгергенде, яғни жылдамдық, қысым, тығыздық және басқа ағын қасиеттеріндегі өзгерістер кездейсоқ және ерікті өзгерістерді көрсеткенде, ағын турбулентті ағын ретінде белгілі.
Пуазейль ағыны деп те аталатын шекті ұзындығы бар біркелкі цилиндрлік құбырдағы сұйықтық ағыны Рейнольдс саны 2040 критикалық санға жеткенде ағында турбуленттілікке ие болады. Дегенмен, әдетте, ағын анық болмауы мүмкін. Рейнольдс саны 10000-нан асса, турбулентті болыңыз.
Турбулентті ағын кездейсоқ табиғатымен, диффузиялық қасиетімен және құйындылығымен сипатталады. Ағында құйындылар, көлденең токтар және құйындар бар.
Ламинарлық және турбулентті ағынның айырмашылығы неде?
• Ламинарлық ағында ағын төмен жылдамдықта және төмен Рейнольдс санында болады, ал турбуленттік ағын жоғары жылдамдықта және жоғары Рейнольдс санында болады.
• Ламинарлық ағында сұйықтық сызықтарының жолы біркелкі және реттелген, мұнда сұйықтық жолдарының бүйірлік бұзылыстары жоқ және сұйықтық қабаттармен ағып жатыр. Турбулентті ағында құйындылар, құйындылар және айқаспалы токтар пайда болатын ағынның үлгісі біркелкі емес және ретсіз болады.
• Ламинарлық ағында кеңістіктегі бір нүктедегі сұйықтық қасиеттері уақыт бойынша тұрақты болып қалады, ал турбулентті ағында нүктедегі сұйықтық қасиеттері стохастикалық болады.
