Течение в трубах. Переход ламинарного движения в турбулентное

Введение
1. Основные свойства перехода от ламинарного к турбулентному течению
2. Число Рейнольдса, как критерий появления турбулентности
Заключение
Список источников

д.
Для круглых цилиндрических труб критическое значение числа Рейнольдса имеет порядок R = 1000 … 2300. Его значение сильно зависит от формы входной части трубы. В случае закругленного конца, течение с самого начала устанавливается ламинарным и продолжает оставаться таким до больших чисел Рейнольдса. Область критических чисел в этом аспекте лежит между значениями 1200 (незакругленный вход) и 20000 (закругленный вход). Поэтому в литературе приводятся весьма различные значения критерия.
Величина Re до сих пор продолжает быть предметом теоретических и экспериментальных исследований. Например, они показывают, что величина Re увеличивается в сужающихся трубах и снижается в расширяющихся.
Условно переходной (или неустойчиво турбулентной) областью чисел Re считают .
Переход от ламинарного к турбулентному состоянию происходит при разных скоростях, которые установить невозможно. Но по критическому значению Re легко можно найти такую критическую скорость, ниже которой движение жидкости будет заведомо ламинарным:
,
где - кинематическая вязкость.
Физический смысл числа Рейнольдса прост: это мера отношения кинетической энергии элементарного объема жидкости к работе сил вязкого трения (т.е. к диссипативным, рассеивающим потерям энергии). Это лежит в основе широкого использования критерия в изучении режимов движения жидкостей и газов на моделях.
Тем самым, Re характеризует относительную роль сил вязкости. Чем меньше Re, тем больше роль сил вязкости, чем больше Re, тем больше влияние сил инерции потока.
Переход неньютоновских жидкостей от ламинарного течения к турбулентному определяется, кроме числа Рейнольдса, рядом других факторов, зависящих от реологических свойств данной жидкости. До настоящего времени не предложено формулы для расчета переходной зоны, однако отдельные исследователи опубликовали достаточно ценные результаты частичных исследований проблемы.
Несмотря на то, что критерий Рейнольдса применим почти исключительно для напорных потоков, его использование в научной и инженерной работе расширяется, по мере того, как растет понимание всеобщности турбулентного движения для природных систем любого масштаба (от клетки до галактики), в частности, для всего живого.
Заключение
В работе рассмотрены наиболее существенные данные о переходе ламинарного движения в турбулентное, рассмотрены примеры этого перехода для труб, основанные на критерии (числе, коэффициенте) Рейнольдса. Для этого показаны подходы, позволяющие получить этот критерий из существенных параметров движения жидкости в трубе.
Показано, что переход от ламинарного движения к турбулентному является важной характеристикой очень многих процессов не только в технике и неживой природе, но и во всех без исключения живых организмах.
На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что ламинарный и турбулентный режимы течения могут существовать только совместно, т.к. проявляют единство сосуществования сил инерции и процессов диссипации (в современных понятиях, описывающих эти процессы).
Список источников
1. Алешкевич В.А., Деденко Л.Г., Караваев В.А. Механика сплошных сред. Лекции физ. фак. МГУ. — М.: Физический факультет МГУ, 1992. — 92 с.
2. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика. – М.: Стройиздат, 1965 – 272 с.
3. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - M.: Химия, 1973. – 752 с.
4. Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 2004. – 544 с.
Электронные ресурсы
5. Видеоматериалы, иллюстрирующие образование турбулентности: http://maartenrutgers.org/science/turbulence/gallery.html (27.05.12).
Видеоматериалы, иллюстрирующие образование турбулентности:
http://maartenrutgers.org/science/turbulence/gallery.html (27.05.12).
Алешкевич В.А., Деденко Л.Г., Караваев В.А. Механика сплошных сред. Лекции физ. фак. МГУ. — М.: Физический факультет МГУ, 1992. – Лекция 4 "Ламинарное и турбулентное течение".
Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - M.: Химия, 1973. – С. 46.
Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 2004. – С. 63.
Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - M.: Химия, 1973. – С. 42 – 43.
Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - M.: Химия, 1973. – С. 41- 42.
Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика. – М.: Стройиздат, 1965 – С. 111 – 113.
12