PŁYN Y RZECZYWISTE Przepływy rzeczywiste różnią się od przepływów idealnych obecnością tarcia (lepkości): przepływy laminarne/warstwowe - różnią się

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "PŁYN Y RZECZYWISTE Przepływy rzeczywiste różnią się od przepływów idealnych obecnością tarcia (lepkości): przepływy laminarne/warstwowe - różnią się"

Kazimiera Marciniak
5 lat temu
Przeglądów:

Politechnika Oolska Oole University of Technology www.o.oole.

1 PŁYNY RZECZYWISTE Płyny rzeczywiste Przeływ laminarny Prawo tarcia Newtona Przeływ turbulentny Oór dynamiczny Prawdoodobieństwo hydrodynamiczne Liczba Reynoldsa Politechnika Oolska Oole University of Technology Wydział InżynierIi Produkcji i Logistyki aculty of Production Engineering and Logistics

2 PŁYN Y RZECZYWISTE

PŁYN Y RZECZYWISTE Przeływy rzeczywiste różnią się od rzeływów idealnych obecnością tarcia (lekości): rzeływy laminarne/warstwowe - różnią się od rzeływów cieczy idealnej rozkładem rędkości, rzeływy

3 PŁYN Y RZECZYWISTE Przeływy rzeczywiste różnią się od rzeływów idealnych obecnością tarcia (lekości): rzeływy laminarne/warstwowe - różnią się od rzeływów cieczy idealnej rozkładem rędkości, rzeływy burzliwe/turbulentne - niestacjonarne, o kierunku i wartości rędkości ruchu cieczy (w każdym unkcie objętości) zmiennych w czasie w sosób nieuorządkowany. Lekość (tarcie wewnętrzne) - siły tarcia, których źródłem są siły sójności działające między cząsteczkami cieczy i gazu (objawiające się wzrostem temeratury rozroszenie energii kinetycznej łynu)

4 PRZEPŁYW LAMINARNY Przeływ laminarny - rzeływ, rzy którym oszczególne warstwy o skończonej grubości rzesuwają się względem siebie z różnymi rędkościami, bez wyraźnego mieszania (rzeływ cieczy omiędzy rzesuwanymi względem siebie łytami). h s W rocesie wzajemnego rzesuwania się warstw (ruch cieczy) owstają siły tarcia (lekość) rowadzące do równomiernego sadku rędkości w orzek rofilu rzeływu (gradient rędkości). V r V V (r)

5 PRAWO TARCIA NEWTONA Prawo tarcia Newtona oisuje tarcie wewnętrzne omiędzy dwiema sąsiadującymi warstwami cieczy w rzeływie laminarnym. T S dv dr PRAWO TARCIA NEWTONA wartość siły działającej na każdą z warstw (koniecznej do utrzymania rzeływu laminarnego) jest wrost roorcjonalna do ola owierzchni warstwy oraz do gradientu rędkości względem warstw sąsiednich. η - dynamiczny wsółczynnik lekości, [η] = [1Pa s] lub [1N s/m ]; ν - kinematyczny wsółczynnik lekości, [ν] = [1m /s]. Lekość jest stałą materiałową wykazującą silna zależność od temeratury i ciśnienia. Ae b / T S 6rV wzór Stokesa (dla kuli o romieniu r) (A, b - stałe materiałowe)

Nawet niewielkie zaburzenie może być rzyczyną owstawania wirów i rzejścia od rzeływu laminarnego do turbulentnego.

6 PRZEPŁYW TURBULENTNY Przeływ burzliwy (turbulentny) - rzeływ wyróżniający się nieuorządkowaną zmiennością kierunku i wartości rędkości rzeływu w dowolnym (ustalonym) unkcie rzeływu. Nawet niewielkie zaburzenie może być rzyczyną owstawania wirów i rzejścia od rzeływu laminarnego do turbulentnego. Przy odowiednio dużej rędkości cieczy za rzeszkodą owstają wiry, będące wynikiem tarcia towarzyszącego odrywaniu się strugi od warstwy cieczy (rzeływ burzliwy). V max, min V, max V w, w V max, min rzeływ laminarny rzeływ turbulentny

7 OPÓR DYNAMICZNY Siła tarcia wystęująca rzy rzeływie burzliwym ma większą wartość od siły tarcia rzy rzeływie laminarnym. Całkowity oór dynamiczny ciała jest sumą oorów siły ooru tarcia wewnętrznego i siły ooru ciśnieniowego: siła ooru tarcia wewnętrznego ( t ) - siła oddziaływania omiędzy cieczą a owierzchnią zewnętrzną ciała w obszarze rzeływu laminarnego (PR.T.N.), siła ooru ciśnieniowego ( ) - dodatkowa siła naoru cieczy obecna rzy rzeływie burzliwym i wynikająca z różnicy wartości ciśnienia rzed i za oływanym ciałem (wiry duża V niskie ). t t + t dv S ctlv dr c SV c L V L - długość charakterystyczna (tyowy rozmiar liniowy rozważnej geometrii)

8 PRAWDOPODOBIEŃSTWO HYDRODYNAMICZNE O tym który rodzaj ooru rzeważa decyduje kształt i ołożenie ciała względem kierunku ruchu. a,h - siła ooru aero- i hydrodynamicznego, V ρ - gęstość cieczy, a, h ca, h S V - rędkość rzeływu, S - ole rzekroju czołowego ciała, c a,h - bezwymiarowy wsółczynnik ooru (zależy od kształtu i owierzchni bryły). V r c a,h - oór kształtu oływowego jest równy jedności (ρ, V, S = const). PRAWDOPODOBIEŃSTWO HYDRODYNAMICZNE - jeżeli stosunek do t jest stały, to wokół ciał geometrycznie odobnych (n. duża i mała kula) oływ cieczy jest odobny. (Osborne Reynolds, 1883 r.) t c L V clv t, LV const Re, Re ~ t

9 LICZBA REYNOLDSA Liczba Reynoldsa (Re) - bezwymiarowa wielkość fizyczna określająca natężenie rocesu tworzenia się wirów. Re LV LV L długość charakterystyczna (tyowy rozmiar liniowy rozważnej geometrii n. d, a), ρ - gęstość łynu, η - lekość łynu, V - rędkość rzeływu. Krytyczna liczba Reynoldsa (Re kr 300) - ilościowe kryterium rzejścia układu od rzeływu laminarnego do burzliwego. Re < Re kr (. laminarny) Re > Re kr (. turbulentny) Prędkość krytyczna rzeływu - minimalna wartość rędkości o rzekroczeniu której rzeływ staje się burzliwy: Re kr Vkr L

Podobne dokumenty

DYNAMIKA PŁYNÓW. Przepływ płynów Strumień płynu Płyn idealny Linie prądu Równanie ciągłości strugi Prawo Bernoulli ego Zastosowania R.C.S. i PR.B.

DYNAMIKA PŁYNÓW. Przepływ płynów Strumień płynu Płyn idealny Linie prądu Równanie ciągłości strugi Prawo Bernoulli ego Zastosowania R.C.S. i PR.B. DYNAMIKA PŁYNÓW Przeływ łynów rumień łynu Płyn idealny Linie rądu Równanie ciągłości srugi Prawo Bernoulli ego Zasosowania R.C.. i PR.B. PRZEPŁYW PŁYNÓW Przedmioem badań dynamiki łynów (hydrodynamiki i