2born (2born) wrote,
2born
2born

Хорошая напоминалочка о числе Рейнольдса и турбулентности

Оригинал взят у 0culus в Мысли о водопроводных кранах...
Кстати, вы замечали, что в новых водопроводных кранах у самого выхода накручивается фильтр? Этот фильтр представляет собой сеточку, которая отсеивает крупные частицы. Но кроме этого в старых кранах довольно сильная струя начинала терять прямую цилиндрическую форму и "плясала". А в этих кранах даже довольно сильный поток сохраняет цилиндрическую форму. Если присмотреться, то видно, что струя (особенно недалеко от фильтра) состоит из множества узких струек, каждая из которых порождается отверстием в фильтре-сеточке. При этом диаметр этой струйки, конечно, значительно уже, чем полной. Ситуация тут, вероятно, не такая простая, но я так думаю, что основным эффектом здесь является турбулентность.
Хорошо известно, что турбулентность в трубе (то есть в кране) наступает при определенном (или, возможно, правильнее сказать при неопределенном?) числе Рейнольдса
число Рейнольдса
которое проще всего запомнить как "ведро на метро". Здесь v - скорость потока, d - диаметр (характерный размер) трубы (для крана это порядка двух сантиметров), ρ - плотность жидкости (для воды это 1 г на кубический сантиметр) μ - динамическая вязкость (для воды это 0.01 г/(с·см)). Согласно некоторым оценкам, турбулентный режим возникает в трубе при Re = 1800 [1]. В этом случае скорость
расчет скорости
Это весьма скромная скорость, поэтому мы часто наблюдаем явление турбулентности в обычном кране без фильтра. Сам Рейнольдс для исследования турбулентности использовал схожий эксперимент [2]:
опыт Рейнольдса
Тут показано четыре случая для разных скоростей (сверху - самая маленькая, далее вниз по нарастающей). В центре трубки имеется маленькая струйка подкрашенной жидкости (в первом случае она совершенно прямая), и видно, как, по мере возрастания скорости потока, эта струйка все более сильно размывается - наступает турбулентный режим течения.
Однако, вернемся к крану. Из формулы для числа Рейнольдса видно, что если диаметр будет уменьшен в 100 раз (то есть мы поставим фильтр, который производит много маленьких цилиндрических струек), то и само число Рейнольдса уменьшится также в сто раз, а это значит, что для каждой струйки турбулентность наступает уже не при 9 см/с, а при скорости в 100 раз большей - при 900 см/с! Тут, конечно, надо учесть, что струйка это не совсем труба и что на некотором расстоянии от фильтра струи размываются и поэтому объединяются в одну большую, но, по-видимому, она не успевает в достаточно степени потерять устойчивость на расстоянии до дна раковины.
Не знаю, насколько эти рассуждения верны, но надеюсь, что хотя бы качественно - вполне.


Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Физматлит, 2006. - 736 с.
2. Ван Дайк М. Альбом течений жидкости и газа. М.: Мир, 1986.
Tags: Мегаучебник или Что я читал и похвалил, образование, популяризация
Subscribe

  • Дозорщик на отдыхе

    Я уже показывал уважаемым читателям дозорщика-императора в полете. Но однажды я его заштопал во время отдыха, дело было 24 июля, день был довольно…

  • Снова ондатра в роли котика

    или Для дома, для семьи - 2. На этот раз более традиционная пища - какое-то водное растение. Разница между тем фото и этим - 17 минут:…

  • Полевая мышь и арбузные семечки

    Сейчас я покажу вам, на кого охотится эта дикая кошь: DSC_3979_кошка.jpg © qedqed.iMGSRC.RU Снято 30 июля 2020 года: 1.…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 3 comments