Regimul laminar

Această intrare sau secțiune despre subiectul fizicii nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor . Urmați sfaturile de proiectare de referință .

Flux laminar ideal într-un tub (rețineți că particulele din centrul tubului se mișcă mai repede, deoarece sunt mai puțin afectate de efectul disipativ al pereților).

Reprezentarea regimului de mișcare laminar (a) și turbulent (b) în interiorul unei conducte cilindrice.

În dinamica fluidelor vorbim de flux laminar sau regim laminar atunci când mișcarea fluidului are loc cu alunecarea straturilor infinitesimale una peste alta fără nici un fel de amestecare a fluidului, nici măcar la o scară microscopică . Debitul este guvernat de forțe vâscoase și este constant în timp. La viteza cea mai mică, se numește fluxul Stokes și este guvernat de ecuațiile Stokes .

Descriere

Pentru a explica conceptul de regim laminar într-un mod simplu și intuitiv, să presupunem că injectăm, folosind o seringă, un fluid colorat (inseminant), să-l numim fluid B, în interiorul unui flux de alt fluid transparent, să-l numim fluid A (da rețineți că fluidul este un termen folosit în general și zilnic pentru a indica un lichid, dar în termodinamică și fizică pentru fluid indică un mediu continuu care nu are o formă proprie, caracterizat prin proprietăți fizice care identifică starea sa termodinamică, cum ar fi temperatura , presiunea , densitatea un fluid poate fi, de asemenea, un gaz sau un vapor ). Dacă viteza fluidelor este suficient de mică (în comparație cu vâscozitatea lor), se va observa că acest fir de culoare colorat, fluidul B, nu se amestecă cu fluidul A și va rămâne așa cum ar fi fost închis într-un "cilindru virtual" care păstrează se separă de A.

Pe măsură ce viteza fluidului A crește, se va vedea cum fluidul B va rămâne limitat în cilindrul său virtual doar pentru o distanță scurtă, după care va fi evidențiată o descuamare progresivă a acestui cilindru virtual și se va observa cum B începe să amestecați cu A care curge prin el în jur. Acest amestec are inițial aspectul unor mici ondulații ale pereților fileului de B, care pe măsură ce continuați vor deveni vortexuri, mai întâi mici și apoi mai mari. Dacă acordăm fenomenului suficient timp, vom vedea cât de aval ne vom regăsi în condițiile în care nu mai putem distinge fluidul B (inseminare) de A (transparent), vom vedea un singur fluid indistinct, poate de culoare asta nu mai este transparent.

Putem spune că, în primul caz (viteze mici), suntem în prezența unui flux în regim laminar, adică un flux în care toate firele fluide care alcătuiesc câmpul de mișcare, rămân întotdeauna paralele cu ele însele, fără amestecând vreodată, la fel de multe "lamele" mici sau "lamine" toate paralele, de unde și definiția laminarului. Observând o mișcare laminară este chiar dificil să percepem senzația de mișcare, deoarece totul este întotdeauna la fel ca el însuși și nu există fenomene tranzitorii și instabile, cum ar fi vibrațiile sau vârtejurile, care de obicei oferă percepției noastre conștientizarea faptului că un fluid se mișcă.

În cel de-al doilea caz (viteze mai mari), putem spune că ne aflăm într-un regim turbulent , în care fenomenele inerțiale (datorate vitezei), cum ar fi vârtejurile, câștigă fenomenele vâscoase (care tind să mențină totul paralel) și să efectueze o acțiune de amestecare a firelor fluide între ele, rupând paralelismul lor original (în schimb menținut într-un flux laminar).

În experiența de zi cu zi se pot observa toate acestea (deși cu siguranță nu este un experiment riguros) pur și simplu uitându-se la fumul care se ridică dintr-o țigară așezată pe o scrumieră. În acest caz, fumul este fluid B (inseminant), în timp ce aerul din cameră este fluid A. Căldura țigării încălzește aerul și creează o mișcare convectivă ascendentă (aerul fierbinte este mai ușor și tinde să crească, în timp ce cel mai greu aerul rece tinde să coboare). Este ușor de observat că la început fumul este foarte concentrat și nu se amestecă cu aerul ( regim laminar ), apoi se observă primele instabilități ( regim de tranziție ) și, în cele din urmă, fumul se amestecă rapid cu aerul dispersat în el ( regim turbulent ).

Acesta contrastează cu fluxurile turbulente , dominate de recirculare, vârtejuri și aleatoritate aparentă. Trecerea de la fluxul laminar la turbulent depinde de valoarea numărului Reynolds : există o valoare critică pentru care sub aceasta mișcarea este laminară, deasupra acestuia evoluează treptat în turbulent. În general, fluidul în regim laminar este considerat indicativ dacă Re <2000; turbulent dacă Re> 4000, tranziție dacă se încadrează între aceste valori.

Elemente conexe

• Dinamica fluidelor
• Legea lui Newton (dinamica fluidelor)
• Legea lui Poiseuille
• Curgere turbulentă
• Diagrama Moody

linkuri externe

• ( EN ) Regim laminar , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica