k1 2

151

5. Dynamika płynów rzeczywistych

W przepływach płynów lepkich istotną rolę odgrywa ostatni wyraz równania (5.20) zawierający lepkość. Wówczas podobieństwo przepływów charakteryzujeliczba Reynoldsa Re

v

Liczba Re wyraża stosunek sił bezwładności do sił lepkości.

5=4= Przepływy laminarne

5.4.1. Istota przepływu taminarnego

Przepływ laminarny charakteryzuje się znaczną przewagą sił lepkości nad siłami

bezwładności. Cechą tych przepływów jest to, że poszczególne warstwy przemieszczają się równolegle względem siebie lub jak gdyby „ślizgają” się po sobie. Przepływy te często noszą nazwę przepływów uwarstwionych. W przypadku przepływu w przewodzie o przekroju kołowym - co najczęściej występuje - warstwy płynu mają oczywiście kształt współosiowy.

Osbome Reynolds w XIX w. na drodze doświadczalnej ustalił (rys. 5.2), że ruch laminarny przechodzi w pewnych warunkach w inny jakościowo ruch, zwany ruchem turbulentnym. Dzieje się to przy krytycznej liczbie Reynoldsa (Re_kr). W doświadczeniu na rys. 5.2a widać, że zabarwiona cienka struga wody 1 wprowadzona osiowo do wody płynącej w rurze 2 zachowuje swój kształt na znacznej odległości. Zwiększając prędkość przepływu za pomocą zaworu 3, można ten stan utrzymać tylko do momentu, gdy przepływ w rurze 2 zacznie tracić stateczność; wówczas zabarwiona struga wody rozprasza się i zabarwia całą objętość rury (rys. 5.2b). W tych okolicznościach następuje przejście przepływu łaminamego w turbulentny. Opisane doświadczenie z przepływem w^ody zachowuje swą aktualność również dla innych cieczy i gazów.

Rys. 5.2. Doświadczenie Reynoldsa: a) ruch laminarny, b) ruch turbulentny