Число Рейнольдса. Физический смысл.

Re=Fинерции/Fтрения, характеризует отношение сил инерции к силам вязкости: чем меньше число Рейнольдса, там большую роль играют силы вязкости и наоборот.

Нижняя критическая скорость для потока в цилиндрической трубе Vн.кр=kν/d, ν-кинематическая вязкость.

Коэффициент пропорциональности k постоянен, - критическое число Рейнольдса.

Re(кр)=2300. При Re > кр ламинарный режим крайне неустойчив и малейшее возмущение приводит к турбулизации потока.

Л. переходит в Т. не одновременно по длине трубы. При Re, близком к критическому (но меньше) периодически возникают «пробки» - турбулентные области, которые сносятся по направлению движения, на месте возникновения восстанавливается Л. режим.

Особенности турбулентного течения.

Закон распределения скоростей: в пределах большей части сечения скорости незначительно меньше максимальной на оси, но вблизи стенок величина скорости резко падает.

Турбулентное перемешивание обеспечивает более равномерное распределение скоростей: частицы с большими скоростями в центре и с меньшими на периферии выравнивают скорости. У стенки из-за твердых границ быстрое падение скорости.

Потери напора пропорциональны квадрату скорости.

Поле скоростей изменяется хаотично, но скорости пульсируют около некоторых значений. Мгновенные значения местных скоростей в точках отличаются от осредненных.

Пограничный слой.

При турбулентном течении вблизи стенок имеется тонкий пограничный слой (вязкий подслой) с ламинарным режимом движения толщиной δ.

В слое преимущественное влияние оказывают касательные напряжения, скорость по линейному закону нарастает от 0 до 0 скорости основного потока. При увеличении Re толщина пограничного слоя δ уменьшается, при большом Re ламинарный слой практически исчезает.