Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej

Wydział WBMiI

Kierunek Automatyka i Robotyka

Rok akademicki 2014/2015

Semestr IV

Ćwiczenia laboratoryjne z Mechaniki Płynów

Ćwiczenie nr 4

Temat: Krytyczna liczba Reynoldsa.

Wykonał:

Jakub Koziołek

Data wykonania ćwiczenia: 20.05.2015

Data przyjęcia sprawozdania.....................

I Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest określenie krytycznej liczby Reynoldsa kr odpowiadającej obserwowanej w naszym doświadczeniu zmianie metastabilnego przepływu laminarnego w turbulentny oraz porównania wyników z danymi w literaturze.

II Charakterystyka przepływu laminarnego i turbulentnego:

Każdy realnie istniejący układ fizyczny, a jest nim także poruszający się względem ścianek płyn, jest poddany nieuchronnie zaburzeniom. Istnieją realnie tylko te stany układu, które są stateczne (stabilne) względem tych zaburzeń. Zagadnienie stateczności ruchu płynu jest ściśle związane z liczbą Reynoldsa. Liczba Reynoldsa Re wynosi:

(1)

gdzie:

‑ prędkość przepływu; w zasadzie w dowolnym miejscu obszaru przepływu lub średnia, ale zawsze dokładnie objaśniona;

d ‑ wymiar liniowy charakterystyczny dla obszaru przepływu; w zasadzie dowolny, ale zawsze dokładnie objaśniony;

‑ lepkość kinematyczna płynu.

1 W zakresie obserwuje się stateczny przepływ laminarny, co jest równoważne niestateczności ruchu nieustalonego. Nieustaloność może być spowodowana zaburzeniami na wejściu do rury i niezależnie od ich intensywności (wielkości amplitudy) tak powstały obszar ruchu nieustalonego będzie znoszony w dół przepływu, aż zostanie z rury usunięty. W powyższym tkwi definicja tzw. pierwszej krytycznej liczby Reynoldsa (dla przepływu w rurach).

2 W zakresie , ruch staje się turbulentny na całej długości rury, przy czym wystarczają do tego tym mniejsze amplitudy zaburzeń, im większa Jest różnica .W tym sensie przepływ laminarny w rurze dla jest metastabilny, czyli niestateczny w stosunku do zaburzeń o skończonej amplitudzie, tym mniejszej im większa jest wartość . Przejście metastabilnego ruchu laminarnego w turbulentny jest zawsze gwałtowne. W typowych warunkach technicznych nie obserwuje się przepływu laminarnego przy liczbach , jednak, jak wskazują dane doświadczalne, im bardziej starannie unika się zaburzeń w napływie do rury, tym przepływ laminarny można obserwować przy większych liczbach (obserwowano przepływ laminarny przy liczbie ).

III Schemat i opis stanowiska pomiarowego:

Schemat stanowiska pomiarowego przedstawiono na rys. 1.

Rys. 1. Schemat stanowiska pomiarowego.

1 - rura obserwacyjna

2 - dysza barwnika

3 - zawór regulacyjny barwnika

4 - zbiornik zasilający

5 - rotametr

6 - zbiornik wyrównawczy

7 - siatki prostujące

8 - zawór odcinający

9 - termometr

10 - zawór główny

IV Tabela pomiarowa:

Nr pomiaru	hkr	Qkr	t	ν	V	T	Q
	[działki]	dm^3/min	^oC	m^2/s	dm^3	s	dm^3/min
1
2
3
4
5
6
7

V Tabela wyników obliczeń:

L.p.	Qkr	ckr		Rekr
-				‑
1
2
3
4
5
6
7