Хотите вы утром умыться и открываете кран. Вода начинает из него вытекать и получается течение жидкости. И, в общем-то, вам всё равно какое там течение получается - ламинарное или турбулентное? Главное чтобы вода была жидкой и желательно теплой. Но для чего тогда изучать виды течения жидкостей, кроме как ради общего желания узнать о природе больше?
Оказывается, каждый тип течения характеризуется своими особенностями. Если это не учитывать, то даже водяная помпа может выйти из строя раньше времени, не говоря уже о более сложных устройствах. Типы течения нужно учитывать при организации работы газопроводов и водопроводов, да и всегда для эффективной работой с жидкостями или газами очень важно уметь отличать типы потоков.
Виды течения жидкости
Видов течения жидкости в физике выделяют всего два. Но отличаются они друг от друга принципиально и имеют разную специфику внутреннего движения. Это ламинарное течение жидкости и турбулентное течение жидкости. В общем-то, из их названий следует и смысл происходящего.
Различаются они перемещением внутренних слоев жидкости. Слово ламинарный означает безвихревой, а слово турбулентный означает вихревой. Так слои и перемещаются.
Важно отметить, что всё это справедливо и для газов, как оно часто бывает в случаях рассмотрения подобных систем. А ещё, варианты течений могут быть совмещены в рамках одного потока.
Что это за слои внутри жидкости?
Часто когда обсуждения затрагивают разные виды потоков, читатель или ученик не понимают главного - про какие вообще такие потоки идёт речь?
Ведь вода или любая другая жидкость текут ровным сплошным равномерным слоем. Всё это однородное пространство. Но оказывается, это не совсем так. Нужно детальное рассмотрение.
Если мысленно разделить поток жидкости или газа на фрагменты равного размера, то можно выявить, что они перемещаются друг относительно друга по разному в разных случаях.
Причина простая - взаимодействие частиц, из которых состоят газ или жидкость. Когда ничто не мешает условным слоям равномерно перемещаться, получается равномерное течение. Силы взаимодействия между частицами прекрасно справляются с удержанием однородности потока.
Если же где-то происходит некоторое воздействие, например, закручивание потока внешними стенками, а силы взаимодействия между частицами внутри самой жидкости недостаточно сильны, чтобы сохранять равномерность, то происходят внутренние завихрения и перемешивание условных слоёв.
В итоге характер движения описывает взаимное перемещение частиц жидкости. Групповые перемещения частиц и названы слоями.
Обнаружить такие слои жидкости вполне можно с помощью самого обычного эксперимента. Пропускайте медленно окрашенную струйку воды через общий поток и увидите, что она практически не смешивается с окружающим объемом. Теперь увеличьте скорость общего потока и увидите, что окрашенная струя перемешалась с основной массой.
Ламинарное течение
Ламинарное течение представляет собой равномерное перемещение слоев жидкости друг относительно друга. Струя или поток выглядят однородными. Так, в общем-то, оно и есть.
Ламинарное течение также называют вязким. Связано это с тем, что огибая предметы, ламинарное течение жидкости или газа сопровождается сохранением направления движения "фрагментов" потока.
Турбулентное течение
Второй вариант течения жидкости или газа - это турбулентное течение. В этом случае слои перемешиваются или сразу, или после преодоления некоторой преграды. Слои образуют самые разные завихрения или интересные геометрические фигуры. Равномерным перемещением это уже не назовешь.
Такой вид течения также имеет название потенциальное. Интересно тут отметить, что оно ещё и трёхмерное. Завихрения происходят не только в одной плоскости, но и во всем объеме этой зоны.
Как мы уже отметили выше, тип течения может меняться. Изменение варианта носит вероятностный характер.
Чем определяется тип течения жидкости или газа и от чего зависит?
Мы уже сказали выше, что по сути дела, тот или иной режим течения, возможен и может существовать технически только благодаря специфическому взаимодействию между частичками жидкости. Дальше же появляются и сторонние факторы. Например, на жидкость и её образующие части оказывает влияние гравитация, внешние силы, воздействия полей и многое другое. Сказывается общая скорость потока и геометрия трубопровода.
На практике же процесс часто описывается числом Рейнольдса, которое является отношением сил инерции, которыми обладают частички, к силам вязкого трения внутри жидкости.
Обязательно подпишитесь на проект, оцените статью лайком и напишите комментарий! Это поможет развитию канала, а вы не пропустите новые интересные статьи
Советую также прочитать на нашем канале:
-----
