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लामिना और अशांत प्रवाह। द्रव प्रवाह शासनों

तरल पदार्थ और गैसों के प्रवाह के गुणों का अध्ययन उद्योग और सार्वजनिक उपयोगिताओं के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। लामिना और जल परिवहन दर पर अशांत प्रवाह प्रभाव, तेल, विभिन्न प्रयोजनों के लिए प्राकृतिक गैस पाइपलाइनों, अन्य पैरामीटर को प्रभावित करता है। इन समस्याओं को विज्ञान-गत्यात्मकता है।

वर्गीकरण

द्रव प्रवाह शासनों और गैसों के वैज्ञानिक वातावरण में दो बहुत ही अलग वर्गों में विभाजित हैं:

  • लामिना (इंकजेट);
  • अशांत।

इसके अलावा संक्रमणकालीन चरण अलग करते हैं। , प्रवाहकीय आदि यह असंपीड्य हो सकता है (तरल वास्तव में है), एक संपीड़न योग्य (गैस), ...: संयोग से, शब्द "तरल" एक व्यापक अर्थ नहीं है

मामले के इतिहास

1880 में एक और मेंडलीव दो विपरीत प्रवाह शासनों के अस्तित्व के विचार व्यक्त की गई थी। अधिक जानकारी के लिए इस मुद्दे पर ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी और इंजीनियर ओसबोर्न रेनॉल्ड्स जो 1883 में अध्ययन पूरा की जांच की। सबसे पहले, व्यावहारिक रूप से, और फिर सूत्रों यह पाया जाता है तरल परिवहन की एक कम प्रवाह की दर पर लामिना का रूप बन जाता है कि का उपयोग कर: परतों (कण प्रवाह) लगभग मिश्रण और समानांतर पथ के साथ कदम नहीं है। हालांकि, एक निश्चित महत्वपूर्ण मान (विभिन्न स्थितियों के लिए यह अलग है) काबू पाने के बाद, शीर्षक रेनॉल्ड्स संख्या तरल प्रवाह की स्थिति बदल रहे हैं: जेट प्रवाह अराजक भंवर हो जाता है - जैसे कि, अशांत। जैसा सामने आया, इन मानकों निहित और गैसों कुछ हद तक कर रहे हैं।

प्रैक्टिकल अंग्रेजी वैज्ञानिक गणना से पता चला है कि, के व्यवहार जैसे पानी, आकार और टैंक (पाइप, चैनल, केशिकाओं, आदि), जिसमें यह बहती के आयामों पर बहुत निर्भर है। - पाइप में एक परिपत्र पार अनुभाग (जैसे बढ़ते दबाव पाइपिंग के लिए इस्तेमाल किया) हो रही है, इसकी रेनॉल्ड्स संख्या सूत्र गंभीर हालत के पुन = 2300 के प्रवाह चैनल खोलने के लिए आदेश में: इस प्रकार वर्णन किया गया है रेनॉल्ड्स संख्या है अलग: 900 पुन = पुन लिए छोटे मूल्यों के लिए आदेश दिया गया है, अराजक - बड़े पैमाने पर।

लामिना का प्रवाह

विपरीत एक लामिना का प्रवाह अशांत प्रकृति और पानी की दिशा है (गैस) बहती है। वे मिश्रण के बिना और स्पंदन के बिना परतों चलते हैं। दूसरे शब्दों में, आंदोलन दबाव की दिशा और गति में अनियमित छलांग के बिना समान रूप से जगह लेता है।

लामिना द्रव प्रवाह उदाहरण के लिए बनाई है, संकीर्ण में रक्त वाहिकाओं जीवित चीजों, पौधों केशिकाओं की और तुलनीय परिस्थितियों में, (पाइप लाइन के माध्यम ईंधन तेल) बहुत चिपचिपा तरल पदार्थ के एक वर्तमान में। जेट प्रवाह कल्पना करने के लिए एक छोटे से नल प्रकट करने के लिए पर्याप्त है - पानी चुपचाप प्रवाह होगा, समान रूप से, मिश्रण के बिना। तो अंत करने के लिए पानी की कल खोलना, प्रणाली दबाव वृद्धि होगी और प्रवाह अराजक हो जाएगा।

अशांत प्रवाह

एक लामिना, जिसमें पड़ोसी कणों काफी हद तक समानांतर पथ के साथ ले जाने के विपरीत, तरल पदार्थ की एक अशांत प्रवाह अव्यवस्थित स्वभाव है। अगर हम Lagrange दृष्टिकोण का उपयोग, कणों के प्रक्षेप पथ मनमाने ढंग से ओवरलैप और काफी अप्रत्याशित व्यवहार कर सकते हैं। इन परिस्थितियों में तरल पदार्थ और गैसों के आंदोलन इन मानकों के साथ nonstationarities एक बहुत विस्तृत श्रृंखला हो सकता है हमेशा क्षणिक होते हैं,।

अशांत शासन आय में लामिना गैस के प्रवाह के रूप में, अभी भी हवा में एक जलती हुई सिगरेट के धुएं के कणों का उदाहरण द्वारा नजर रखी जा सकती है। प्रारंभ में, कणों लगभग समानांतर पथ समय में कोई बदलाव नहीं चलते हैं। धुआँ तय लगता है। फिर अचानक से कुछ बिंदु पर वहाँ बड़े eddies कि पूरी तरह से बेतरतीब ढंग से नहीं ले जाते। ये चक्रवात छोटे में टूट - भी छोटे और इतने पर में। अंत में, लगभग आसपास की हवा के साथ घोला जा सकता है धूम्रपान करते हैं।

अशांति चक्र

ऊपर के उदाहरण एक पाठ्यपुस्तक है, और उनकी टिप्पणियों से वैज्ञानिकों निम्नलिखित निष्कर्ष बना दिया है:

  1. लामिना और अशांत प्रवाह प्रकृति में संभाव्य हैं: एक से दूसरे मोड से संक्रमण वास्तव में सही जगह में नहीं है, और एक काफी मनमाने ढंग से, यादृच्छिक स्थान में।
  2. सबसे पहले, वहाँ बड़े चक्रवात कि धूम्रपान के कणों का के आकार से बड़े होते हैं कर रहे हैं। आंदोलन अस्थिर और दृढ़ता से अनिसोट्रोपिक हो जाता है। बड़े प्रवाह अस्थिर हो और और छोटे छोटे में टूट। इस प्रकार, eddies के एक पदानुक्रम है। आंदोलन की ऊर्जा बड़े से छोटे के लिए स्थानांतरित कर रहा है, और इस प्रक्रिया के अंत में गायब हो जाता है - ऊर्जा अपव्यय से छोटे पैमाने पर होता है।
  3. अशांत प्रवाह अनिश्चित है: एक विशेष भंवर एक पूरी तरह से यादृच्छिक, अप्रत्याशित जगह में हो सकता है।
  4. परिवेशी वायु के साथ धुआं मिश्रण लामिना का प्रवाह के तहत जगह नहीं ले करता है, और अशांत में - बहुत गहन है।
  5. सभी गैस गतिशील पैरामीटर समय के साथ बदल - तथ्य यह है कि सीमा की स्थिति स्थिर होते हैं के बावजूद, अशांति ही प्रकृति में एक स्पष्ट क्षणिक है।

वहाँ अशांति का एक और महत्वपूर्ण संपत्ति है: यह हमेशा तीन आयामी है। यहां तक कि अगर हम पाइप या दो आयामी सीमा परत में एक आयामी प्रवाह पर विचार अभी भी अशांत eddies की गति तीन अक्षों समन्वय के निर्देशों में होते हैं।

रेनॉल्ड्स संख्या: सूत्र

लामिना से संक्रमण तथाकथित महत्वपूर्ण रेनॉल्ड्स संख्या की विशेषता अशांति के लिए:

पुन करोड़ = (ρuL / μ) करोड़,

जहां ρ - घनत्व धारा, यू - प्रवाह की दर विशेषता; एल - विशेषता आकार प्रवाह, μ - गुणांक गतिशील चिपचिपापन की, करोड़ - के लिए एक ट्यूब से एक परिपत्र पार अनुभाग के साथ।

उदाहरण के लिए, पाइप एल में वेग यू के साथ एक प्रवाह के लिए के रूप में प्रयोग किया जाता है पाइप व्यास। ओसबोर्न रेनॉल्ड्स से पता चला कि इस मामले में, 2300 <पुन करोड़ <20000। प्रसार बहुत बड़ा है, परिमाण के लगभग एक आदेश।

इसी प्रकार का एक परिणाम वेफर पर सीमा परत में प्राप्त की है। तो 3 × 10 मई <पुन करोड़ <4 × 10 अप्रैल विशेषता आकार थाली के सामने किनारे से दूरी के रूप में लिया जाता है, और। एल सीमा परत की मोटाई, 2700 के रूप में परिभाषित किया गया है, तो <पुन करोड़ <9000। प्रयोगात्मक अध्ययन से पता चला है कि पुन करोड़ का मूल्य भी अधिक हो सकता है कर रहे हैं।

वेग गड़बड़ी की अवधारणा

लामिना और अशांत द्रव प्रवाह, और तदनुसार, रेनॉल्ड्स संख्या (फिर से) के महत्वपूर्ण मूल्य कारकों में से एक बड़ी संख्या पर निर्भर करता है। दबाव ढाल, धक्कों खुरदरापन, बाह्य प्रवाह में अशांति तीव्रता, अंतर तापमान, आदि सुविधा के लिए की ऊंचाई से, इन कुल कारकों गड़बड़ी वेग कहा जाता है क्योंकि वे प्रवाह की दर पर एक निश्चित प्रभाव है। इस अशांति छोटा है, तो यह वेग क्षेत्र संरेखित करने की मांग चिपचिपा बलों बसे जा सकता है। प्रवाह की बड़ी विचलन अस्थिर हो सकता है के लिए, और अशांति होती है।

यह देखते हुए कि रेनॉल्ड्स संख्या के भौतिक अर्थ - जड़त्वीय बलों और चिपचिपा बलों के अनुपात, आक्रोश सूत्र के अंतर्गत आने वाले प्रवाह:

पुन = ρuL / μ = ρu 2 / (μ × (यू / एल ))।

अंश दो बार वेग सिर और हर है - अगर एल सीमा परत की मोटाई के रूप में लिया जाता है मूल्य, घर्षण तनाव के आदेश की है। गतिशील दबाव नष्ट करने के लिए संतुलन और आदत घर्षण बलों इस विरोध करते हैं। हालांकि, यह स्पष्ट नहीं है क्यों जड़ता की ताकतों (या वेग दबाव) परिवर्तन करने के लिए नेतृत्व केवल जब वे 1000 गुना अधिक चिपचिपा बलों हैं।

गणना और तथ्यों

शायद, अधिक आसानी से एक विशेषता गति के रूप में पुन निरपेक्ष नहीं सीआर प्रवाह वेग यू, और वेग गड़बड़ी इस्तेमाल किया जा। इस मामले में, महत्वपूर्ण रेनॉल्ड्स संख्या के बारे में 10 है, यानी जब एक अशांत द्रव प्रवाह में 5 बार लामिना का प्रवाह अधिक गतिशील दबाव अशांति चिपचिपा तनावों से अधिक हो जाएगा। इस परिभाषा कुछ वैज्ञानिकों के अनुसार पुन अच्छी तरह से निम्नलिखित प्रयोगात्मक सिद्ध तथ्यों द्वारा समझाया गया है।

के लिए एक पूरी तरह से चिकनी सतह पर एक पूरी तरह से समान वेग प्रोफ़ाइल परंपरागत रूप से, इसका निर्धारण पुन करोड़ अनंत को जाता है, जो है, संक्रमण वास्तव में अशांति के लिए होता है। यहाँ रेनॉल्ड्स संख्या महत्वपूर्ण मूल्य से नीचे गड़बड़ी वेग, जो 10 के बराबर है की भयावहता से निर्धारित होता है।

कृत्रिम अशांति की उपस्थिति में, छप दर मूल दर के साथ तुलनीय के कारण, प्रवाह पुन करोड़ से अशांत पर बहुत कम रेनॉल्ड्स संख्या, गति का निरपेक्ष मान से निर्धारित हो जाता है। यह पुन करोड़ = 10 है, जहां विशेषता वेग वेग उपरोक्त कारणों की वजह से गड़बड़ी का निरपेक्ष मान है गुणांक के उपयोग की अनुमति देता है।

पाइप लाइन में लामिना का प्रवाह शासन की स्थिरता

लामिना और अशांत प्रवाह विभिन्न परिस्थितियों में तरल पदार्थ और गैसों के सभी प्रकार के लिए आम है। प्रवाह के लामिना प्रकृति दुर्लभ हैं और उदाहरण के लिए विशेषता है, संकीर्ण भूमिगत नदियों के मैदानों के लिए। बहुत अधिक, इस मुद्दे को पाइप लाइन पानी, तेल, गैस और अन्य तरल पदार्थ द्वारा परिवहन के लिए व्यावहारिक अनुप्रयोग के संदर्भ में वैज्ञानिकों की चिंता का विषय है।

करने के लिए अध्ययन मुख्य प्रवाह की गति परेशान क्यू लामिना का प्रवाह स्थिरता बारीकी से संबंधित है। यह तथाकथित छोटे विचलन से प्रभावित हो पाया था। चाहे वे बड़े होते हैं या समय के साथ दूर नहीं हो पाती के आधार पर, बुनियादी प्रवाह स्थिर या अस्थिर माना जाता है।

संपीड़न योग्य और संपीड़न योग्य नहीं तरल पदार्थ के लिए

लामिना और अशांत द्रव प्रवाह को प्रभावित करने वाले कारकों में से एक है अपने दबाव है। यह द्रव संपत्ति प्राथमिक वर्तमान में तेजी से परिवर्तन के साथ गैर स्थिर प्रक्रियाओं की स्थिरता के अध्ययन में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

अध्ययन से संकेत मिलता है कि बेलनाकार खंड के ट्यूब में एक असंपीड्य द्रव की लामिना का प्रवाह समय और अंतरिक्ष में अपेक्षाकृत छोटे axisymmetric और गैर axisymmetric गड़बड़ी के लिए प्रतिरोधी है।

हाल ही में, गणना बेलनाकार ट्यूब के इनलेट हिस्से में axisymmetric प्रवाह प्रतिरोध पर गड़बड़ी के प्रभाव पर किया जाता है, जहां मुख्य वर्तमान दो निर्देशांक पर निर्भर है। पाइप की धुरी समन्वय मुख्य प्रवाह पाइप की त्रिज्या के साथ वेग प्रोफ़ाइल प्रभावित करता है पैरामीटर के रूप में माना जाता है।

निष्कर्ष

अध्ययन के सदियों के बावजूद, हम यह नहीं कह सकते कि लामिना और अशांत प्रवाह अच्छी तरह से अध्ययन किया है। सूक्ष्म स्तर पर प्रयोगात्मक अध्ययन, एक तर्क गणना औचित्य की आवश्यकता होती है नए मुद्दों को उठाने। पानी, तेल, गैस और उत्पाद के किलोमीटर की दुनिया के हजारों: अनुसंधान की प्रकृति आवेदन और उपयोग है। परिवहन के दौरान अशांति की कमी के लिए लंबे समय तक शुरू की तकनीकी समाधान, और अधिक प्रभावी यह हो जाएगा।

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