ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Переход от ламинарного течения к турбулентному в трубах из "Введение в механику жидкости " Если Ке Ке р, то различные возмущения, например возмущения на входе, растут, но на некотором расстоянии от входа это незаметно, и течение остается ламинарным. С удалением от входа рост возмущений приводит к образованию турбулентных пятен — областей хаотичного, неупорядоченного течения в ламинарном потоке. На больших расстояниях от входа пятна растут, сливаются, образуя турбулентные пробки (рис. 8.3). Линдгрен экспериментально установил, что передний фронт пробки движется бьютрее, чем задний, т.е. пробки растут по длине и, наконец, сливаются, занимая почти все сечение трубы. Однако вблизи стенки всегда сохраняется очень тонкий вязкий подслой. [c.136] Коэффициент перемежаемости — это вероятность появления турбулентной формы движения в данной точке потока. [c.137] Коэффициент перемежаемости может быть различен для разных точек потока. Например, согласно рис. 8.4, в точке А значение у близко к нулю, в точках С и С у = 0,5, в точке В у = 1. [c.137] Интересно отметить различие осциллограмм в точках С и С. В турбулентной фазе скорость в точке С выше, чем в ламинарной, а в точке С — наоборот. Причина этого различия заключается в разном расположении точек в сечении трубы точка С находится вблизи стенки, а С — в центре. Как увидим в дальнейшем, профиль скорости при турбулентном течении является более заполненным, чем при ламинарном (рис. 8.5). Поэтому в турбулентной фазе у стенки скорость выше, чем в ламинарной, а у оси — наоборот. [c.137] Коэффициент перемежаемости при течении в круглой трубе был экспериментально изучен Ротта (1956 г) [13]. Рассмотрим эти опытные данные (рис. 8.6). [c.138] При Ке Ке р 2300 все возмущения в трубе затухают (у — 0). [c.138] Таким образом, одного критического числа Ке р недостаточно для определения режима течения, если имеем дело с трубами конечной длины. Поэтому целесообразно ввести два критических числа Рейнольдса — первое и второе. [c.139] Первое Ке р — число Рейнольдса, при котором поток теряет устойчивость к малым возмущениям. Обычно Ке р 2100—2300. [c.139] Второе Ке р2 — число Рейнольдса, при котором для данного расстояния от входа х/г/ поток уже становится полностью турбулентным, т.е. 7=1. [c.139] Зависимость Ке р2 от х й для круглой трубы приведена на рис. 8.7. [c.139] Конфузорность (ф/с1х 0) увеличивает Ке р, поскольку профиль скорости в этих условиях становится более заполненным, устойчивым. Диффузорность (йр/6х 0), напротив, уменьшает КС р, так как профиль скорости при этом имеет точку перегиба, что понижает устойчивость. [c.140] Если постараться свести к минимуму эти возмущения, значение Кс р увеличивается. Так, Рейнольдс в своих опытах для трубы с плавным входом получил КС р = 1,3 10 . В опытах Экмана [14] течение оставалось ламинарным до Ке р == 5-10 , но при малейшем возмущении наблюдался лавинообразный переход к турбулентному режиму. Нет никаких оснований утверждать, что нельзя затянуть ламинарный режим течения до еще больших Ке5 р. [c.140] Вернуться к основной статье