Laminaarvoolu ja turbulentse voolu erinevus

Laminaarvool vs turbulentne vool
 

Vedeliku dünaamika on klassikalise füüsika oluline osa ja rakendused ulatuvad niisutamisest kuni inimese füsioloogiani. Sellel on märkimisväärne insenertehniline panus lennunduse, merenduse, niisutamise, hüdraulika ja paljudes teistes valdkondades.

Vedeliku vool varieerub olekuti ja analüüsi hõlbustamiseks liigitatakse vool erinevatesse režiimidesse, kus vedeliku omadused nagu kiirus, rõhk, tihedus ja viskoossus iseloomustavad iga režiimi. Turbulentne ja Laminari voog on kaks peamist voolurežiimi klassi.

Mis on Laminar Flow?

Kui vedelikuosakesed voolavad üksteist radasid risustamata ja osakese kiirus on osakese teega alati tangentsiaalne, siis öeldakse, et vool on sujuv. Kui voolujooneline vool toimub, kipuvad vedelikuosakeste kihid libisema üle külgneva osakese, häirimata teiste liikumist, ja see toimub vedelikuvoolu kihtides või lamiinides. Sellist voolu nimetatakse Laminaari vooluks. Laminaarvool või voolujooneline vool toimub siis, kui vedeliku kiirus on suhteliselt madal.

Laminaarse voolu korral on liikumatu pinnaga kokkupuutuval kihil kiirus null ja pinnaga risti olevas suunas kipub kihtide kiirus suurenema. Samuti jäävad kiirus, rõhk, tihedus ja muud vedeliku dünaamilised omadused muutumatuks igas vooluruumi punktis.

Reynoldsi arv näitab, kui hea vedelik võib läbida laminaarset voolu. Kui Reynoldsi arv on madal, kipub vool olema laminaarne ja kihtide vahelise interaktsiooni domineerivaks vormiks on viskoossed jõud. Kui Reynoldsi arv on kõrge, kipub vool olema turbulentne ja kihtide vahelise interaktsiooni domineerivaks vormiks on inertsjõud.

Mis on turbulentne vool?

Kui voolu vedeliku omadused varieeruvad kiiresti, st kui kiiruse, rõhu, tiheduse ja muude vooluomaduste muutused näitavad juhuslikke ja suvalisi muutusi, siis nimetatakse voolu turbulentseks vooluks.

Vedeliku vooluhulk piiratud pikkusega silindrilises torus, mida tuntakse ka kui Poiseuille'i vooluhulka, on vooluhulgas turbulents, kui Reynoldsi arv jõuab kriitilise arvuni 2040. Kuid üldiselt ei pruugi vool Reynoldsi ajal olla otseselt turbulentne. arv on üle 10000.

Turbulentset voolu iseloomustab selle juhuslik olemus, difusioon ja keerukus. Vool sisaldab pööriseid, ristvoolu ja keeriseid.

Mis vahe on laminaarsel ja turbulentsel voolul??

• Laminaarse voolu korral toimub vool väikese kiiruse ja väikese Reynoldsi arvu juures, samas kui turbulentsi vool toimub suurte kiiruste ja suure Reynoldsi arvu korral.

• Laminaari voolu korral on vedelikuvoolikute tee korrapärane ja sujuv, kui vedelikuteed ei ole külgsuunas häiritud ja vedelik voolab kihiti. Turbulentse voolu korral on voolumudel ebaregulaarne ja kaootiline, kus esinevad keerised, keerised ja ristvoolud.

• Laminaarse voolu korral jäävad vedeliku omadused ruumis mingil ajahetkel konstantseks, samas kui turbulentse voolu korral on vedeliku omadused mingis punktis stohhastilised.