Механизм турбуллизации потока: процесс перемешивания жидкости, ядро течения и пристенный слой

Движение отдельных частиц оказывается подобным хаотическому, беспорядочному движению молекул газа. При турбулентном течении векторы скоростей имеют не только осевые, но и нормальные к оси русла составляющие, поэтому наряду с основным продольным перемещением жидкости вдоль русла происходят поперечные перемещения (перемешивание) и вращательное движение отдельных объёмов жидкости. Так возникает перемешивание.

Как показывают опыты ряда исследователей, при турбулентном течении жидкости непосредственно на стенке трубы обычно имеется ламинарный слой (рис 1.21).

рис. 1.21 Ламинарный слой на стенке трубы

Это очень тонкий слой жидкости, движение в котором является слоистым и происходит без перемешивания. В его пределах скорость круто нарастает от нуля на стенке до некоторой конечной величины на границе слоя. Толщина ламинарного слоя крайне невелика, причём оказывается, что число Re, подсчитанное по толщине , скорости и кинематической вязкости , есть величина постоянная, т.е.

. (1.76)

Эта величина в соответствии с теорией гидродинамического подобия имеет универсальное постоянное значение подобно тому, как постоянно Reкр для течения в трубах. Поэтому при увеличении скорости потока и, следовательно, Re растёт также скорость , а толщина ламинарного слоя уменьшается.