Wydzia Inynierii rodowiska i Geodezji Katedra Inynierii Wodnej

  • Slides: 23
Download presentation
Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji Katedra Inżynierii Wodnej Ruch laminarny i turbulentny LICZBA REYNOLDSA

Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji Katedra Inżynierii Wodnej Ruch laminarny i turbulentny LICZBA REYNOLDSA materiał dydaktyczny - wersja 1. 2 Katarzyna Zuba, II rok IŚ Dr inż. Leszek Książek Kraków, kwiecień 2005

Plan prezentacji: 1. Co to jest ruch laminarny i turbulentny? 2. Liczba Reynoldsa -

Plan prezentacji: 1. Co to jest ruch laminarny i turbulentny? 2. Liczba Reynoldsa - ogólne wiadomości 3. Opis doświadczenia Reynoldsa 4. Wyniki pomiarów 5. Opracowanie wyników 6. Analiza wyników 7. Wizualizacja

1. Co to jest ruch laminarny i turbulentny? ► Jeżeli wartość liczby Reynoldsa jest

1. Co to jest ruch laminarny i turbulentny? ► Jeżeli wartość liczby Reynoldsa jest niższa od Rekryt a wywołane w płynie zaburzenia ulegają wyhamowaniu, ruch stabilizuje się; cząsteczki płyną w równoległych, ślizgających się po sobie warstewkach to ruch ten nazywa się ruchem laminarnym. ► Jeżeli Rekryt zostanie przekroczone, wprowadzone zaburzenie narasta i powoduje trwałe zaburzenia pola prędkości oraz następuje intensywne mieszanie się cząstek to mówimy o ruchu turbulentnym (burzliwym)

Rozkład prędkości w ruchu: a) laminarnym, b) turbulentnym

Rozkład prędkości w ruchu: a) laminarnym, b) turbulentnym

2. Liczba Reynoldsa Jest to liczba podobieństwa charakteryzująca zjawisko mechaniczne zachodzące głównie pod wpływem

2. Liczba Reynoldsa Jest to liczba podobieństwa charakteryzująca zjawisko mechaniczne zachodzące głównie pod wpływem sił tarcia wewnętrznego, równa stosunkowi sił bezwładności do sił tarcia wewnętrznego występujących w badanym zjawisku, np. przepływie cieczy.

Wzór na liczbę Reynoldsa Re= ·d / Gdzie: – prędkość cieczy [m·s-1], d –

Wzór na liczbę Reynoldsa Re= ·d / Gdzie: – prędkość cieczy [m·s-1], d – średnica rury [m], - kinematyczny współczynnik lepkości [m 2·s-1], odczytywany z tablic na podstawie temperatury cieczy Liczba Reynoldsa jest liczbą niemianowaną, tzn. nie posiadającą jednostki

Krytyczna wartość liczby Reynoldsa Dla przewodów kołowych krytyczna wartość liczby Reynoldsa wynosi Rekryt= 2320.

Krytyczna wartość liczby Reynoldsa Dla przewodów kołowych krytyczna wartość liczby Reynoldsa wynosi Rekryt= 2320. Wartość to rozgranicza przepływ laminarny od turbulentnego Re<2320, ruch laminarny Re>2320, ruch burzliwy

Przejście ruchu laminarnego w turbulentny Następuje wskutek utraty stateczności ruch laminarnego. Zaburzenia będące przyczyną

Przejście ruchu laminarnego w turbulentny Następuje wskutek utraty stateczności ruch laminarnego. Zaburzenia będące przyczyną pulsacji występują zawsze w czasie przepływu. Zaburzenia i utrata stateczności następuje w obszarach przyściennych, skąd rozprzestrzeniają się na cały obszar przepływu.

3. Opis doświadczenia Reynoldsa Eksperymentem, wykazującym przejście ruchu laminarnego w turbulentny, było doświadczenie przeprowadzone

3. Opis doświadczenia Reynoldsa Eksperymentem, wykazującym przejście ruchu laminarnego w turbulentny, było doświadczenie przeprowadzone przez O. Reynoldsa. Polegało ono na obserwacji, zachowania się barwnika w wodzie, płynącej w rurze o średnicy d. Przy Re< 2320 smuga barwnika pozostaje zwarta, nie ulega rozmyciu. Jeżeli jednak Re> 2320 to wyraźnie widoczne staje się szybkie, nieregularne rozmywanie się smugi barwnika.

4. Wyniki pomiarów Pomiary wykonano w Laboratorium Hydrotechnicznym Wydziału Inżynierii Środowiska i Geodezji Lp

4. Wyniki pomiarów Pomiary wykonano w Laboratorium Hydrotechnicznym Wydziału Inżynierii Środowiska i Geodezji Lp V [m 3] t [s] 1 0, 00013 111, 1 2 0, 00022 61, 6 3 0, 0002 32, 1 4 0, 000365 31, 8 5 0, 000615 32, 4 6 0, 000685 25, 1 7 0, 000775 18, 4 8 0, 000940 15, 4 9 0, 000895 12, 0 W czasie pomiaru mierzono objętość V i czas przepływu wody t. Średnica przewodu d = 0, 0098 m, Temperatura wody T = 17º C

5. Opracowanie wyników Q=V/t = Q / F [m·s-1] Re = ( *d)/ d

5. Opracowanie wyników Q=V/t = Q / F [m·s-1] Re = ( *d)/ d = 0, 0098 m = 0, 0000010841 F = ( d 2) / 4 F = 0, 000075 m 2 Lp 1 2 3 Q [ l/s ] 0, 0000012 0, 0000036 0, 0000062 4 5 6 7 8 9 0, 0000150 0, 0000190 0, 0000270 0, 0000420 0, 0000610 0, 0000750 [m·s-1] Re [-] 0, 012 0, 045 0, 083 141 431 751 0, 15 0, 25 0, 36 0, 60 0, 80 1, 00 1383 2287 3289 5078 7357 8989

6. Analiza wyników Lp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Opis

6. Analiza wyników Lp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Opis Re= 141, ruch laminarny Re= 431, ruch laminarny Re= 751, ruch laminarny Re= 1383, ruch laminarny Re= 2287, ruch laminarny Re= 3289, ruch turbulentny Re= 5078, ruch turbulentny Re= 7357, ruch turbulentny Re= 8989, ruch turbulentny

7. Wizualizacja Re = 0

7. Wizualizacja Re = 0

7. Wizualizacja Re = 141 ruch laminarny

7. Wizualizacja Re = 141 ruch laminarny

7. Wizualizacja Re = 431 ruch laminarny

7. Wizualizacja Re = 431 ruch laminarny

7. Wizualizacja Re = 751 ruch laminarny

7. Wizualizacja Re = 751 ruch laminarny

7. Wizualizacja Re = 1383 ruch laminarny

7. Wizualizacja Re = 1383 ruch laminarny

7. Wizualizacja Re = 2287 ruch laminarny

7. Wizualizacja Re = 2287 ruch laminarny

7. Wizualizacja Re = 3289 ruch burzliwy

7. Wizualizacja Re = 3289 ruch burzliwy

7. Wizualizacja Re = 5078 ruch burzliwy

7. Wizualizacja Re = 5078 ruch burzliwy

7. Wizualizacja Re = 7357 ruch burzliwy

7. Wizualizacja Re = 7357 ruch burzliwy

7. Wizualizacja Re = 8989 ruch burzliwy

7. Wizualizacja Re = 8989 ruch burzliwy

Literatura podstawowa: 1) Romuald Puzyrewski, Jerzy Sawicki, Podstawy mechaniki płynów i Hydromechaniki, W- wa,

Literatura podstawowa: 1) Romuald Puzyrewski, Jerzy Sawicki, Podstawy mechaniki płynów i Hydromechaniki, W- wa, 1998, Wydawnictwo naukowe PWN 2) R. Zarzycki , J. Prywer, Z. Orzechowski, Mechanika płynów w inżynierii środowiska, Wydawnictwo naukowo- techniczne, W-wa, 1997 3) Janusz Kubrak, Hydraulika techniczna, Wyd. SGGW, W-wa, 1998 4)Andrzej Szuster, Bohdan Utrysko, Hudraulika i podsrawy hydromechaniki, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, W-wa 1986 Literatura dodatkowa: 1) Jerzy Sawicki, Przepływy ze swobodną powierzchnią, W-wa 1998, Wydawnictwo naukowe PWN