Сұйықтық қозғалысының режимдері

Сұйықтық қозғалысының режимдері.

1.  Жұмыстың мақсаты: 

Тәжірибе жүзінде әр түрлі режимдерде қимасы дөңгелек болатын құбыр өткізгіштегі сұйықтық ағысы үшін Рейнольдс санын анықтау.

1.  Жұмыстың мазмұны.

- дөңгелек қималы құбыр өткізгіште әр түрлі режимдердегі сұйықтық ағысының бар болуын қадағалау;

әр ағыс режимі үшін Рейнольдс санын орнату;

• ағыстың ламинарлы режимінен турбулентті режимге ауысуды анықтап, Рейнольдс санының ауыспалы мәнін анықтау;
• сұйықтық қозғалысының жоғары және төменгі ауыспалы жылдамдықтарының бар болуының физикалық мағынасын түсіндіру;
• Рейнольдс санын тәжірибеде анықтау әдісімен танысу;

1.  Жұмыстың орындалу тәртібі:

• теориялық материал мен әдістемелік нұсқаудың мазмұнымен танысу;
• бақылау сұрақтарға жауап беру;
• зертханалық жұмыстың орындалу тәртібімен және тәжірибелік стендпен танысу;
• сынақтар жүргізу;
• сынақ нәтижелерін өндеп, сызба немесе кесте түрінде көрсету;
• зертханалық жұмыс бойынша есеп беруді рәсімдеу және қорғау.

1.  Жұмысқа керекті құрал-жабдықтар:

 Зертханалық тәжірибелік стенд және әдістемелік нұсқаулар.

1.  Теориялық бөлім.

Инженерлік практикада көбіне құбыр өткізгіште сұйықтық қозғалысы кезіндегі энергия жоғалту мөлшерін  білу қажет. Энергия жоғалтулар сұйықтық қозғалысының режиміне байланысты болады. Сондықтан да құбыр өткізгіштің бойымен өтетін немесе құбырдың жекелеген бөліктердегі энергия жоғалтуды анықтау үшін алдымен керекті қозғалыс режимін орнату керек. Құбырдағы сұйықтар мен газдардың екі ағыс режимі белгілі:

• ламинарлы
• турбулентті

 Осы екі қозғалыс режимдерінің арасында үшінші ауыспалы режим бар.

   Ламинарлы ағыс- сұйықтық бөлшектерінің араласпай және жылдамдықтың өзгеруінсіз болатын қабатты ағыс. Бұл жағдайда барлық ток сызықтары сұйықтық ағатын арна формасымен анықталады. Тұрақты қималы түзу құбырдағы сұйықтықтың ламинарлы ағысы кезінде барлық ток сызықтары құбыр осіне параллель бағытталады да, сұйықтың көлденең орын ауыстыруы болмайды. Сонымен ламинарлы режим ағыстың қатаң бекіткен тұрақты арынында реттелген болып қалады (бірақ жалпы жағдайда ол анықталмаған болуы мүмкін).

       Турбулентті ағыс- бұл ағыс сұйықтықтың қарқынды орын ауыстыруымен және қысым мен жылдамдықтың өзгеріп тұруымен қоса жүреді. Жекелеген бөлшектердің қозғалысы ретсіз сипатта болады.

 Оның себебі турбулентті ағыс кезінде сұйықтық бөлшектері құбыр өткізгішті бойлай негізгі бойлық орын ауыстырумен қатар жекелеген көлемдерде көлденең және айналмалы қозғалыста болады. Сұйықтық қозғалысының режимі ағыстың орташа жылдамдық шамасына νср, сызықтық өлшеміне және сұйықтық температурасымен t˚C анықталатын кинематикалық тұтқырлық коэффициентімен υ анықталады.

      Құбыр өткізгіштегі сұйықтық ағысы режимдерінің өзгеруі ауыспалы деп аталатын ағыстың белгілі жылдамдығында νқау іске асады. Көптеген тәжірибелерде көрсетілгендей, бұл жылдамдық шамасы тұтқырлықтың кинематикалық коэффициентіне тура пропорционал, ал құбыр диаметріне кері пропорционал

[pic 1] =[pic 2]             (1)

Берілген формуладағы k- пропорционалдық коэффициенті кез келген диаметрлі құбырлар үшін әмбебап мәндері бар. Бұл дегеніміз ағыс өзгерісі жылдамдық, диаметр және тұтқырлық арасында белгілі қатынаста өтеді.

k=[pic 3]            (2)

 Ауыспалы жылдамдық түрлері:

1. Ламинарлы режим турбулентті режимге ауысқандағы жоғарғы ауыспалы жылдамдық vауыс
2. Турбулентті режим ламинарлыға ауысқандағы төменгі ауыспалы жылдамдық.

Диаграммада үш аймақ көрсетілген.

1. Орнықты ламинарлы режим аймағы.

2. Орнықты турбулентті режим аймағы

3. Ауыспалы аймақ, онда жылдамдық шамасына қарай турбулентті және ламинарлы режимдер ауысады.

Егер жылдамдық артатын болса, ауыспалы аймақта турбулентті режим басым болады,ал егер азаятын болса ламинарлы режим болады. Екі режим де ауыспалы аймақта тұрақсыз, олар өте кіші әсерлерден бұзылады. Әсіресе ламинарлы режим тұрақсыз болып келеді. Сондықтан да практикада ауыспалы аймақта турбулентті режим көп қолданылады, ал ауыспалы жылдамдық ретінде оның төменгі мәнін алады.