זרימה למינרית מול זרימה
זרימה למינרית מול זרימה סוערת
דינמיקה של נוזלים היא חלק חשוב מהפיסיקה הקלאסית, והיישומים פועלים מהשקיה לפיזיולוגיה של האדם. יש לה תרומות הנדסיות משמעותיות בתחומי התעופה והחלל, ימית, השקיה, דיסציפלינות הידראוליות ועוד.
זרימת הנוזלים משתנה ממצב אחד למשנהו, וכדי להקל על האנליזה, הזרימה מסווגה למשטרים שונים, שבהם תכונות הנוזל כגון מהירות, לחץ, צפיפות וצמיגות מאפיינות כל משטר. סוערים ואת זרימה למינרית הם שני המעמדות העיקריים של משטרי זרימה.
-> ->מהו זרימה למינרית?
כאשר חלקיקי הנוזלים זורמים מבלי לחצות את הנתיבים זה מזה ומהירות החלקיק תמיד משיקה לנתיב החלקיק, הזרימה אמורה להיות יעילה. כאשר זרימת זרימת מתרחשת, שכבות של חלקיקי נוזל נוטים להחליק על החלקיקים הסמוכים מבלי להפריע את תנועתם של אחרים, וזה קורה בשכבות או למיניות של זרימת נוזל. זרימה כזו ידועה זרימה למינרית. זרימה למינרית או זרימת זרימה מתרחשת כאשר מהירות הנוזל נמוכה יחסית.
בזרם למינרי, השכבה במגע עם משטח נייח יש מהירות אפס, בכיוון הניצב אל פני השטח, את מהירות השכבות נוטה להגדיל. כמו כן, מהירות, לחץ, צפיפות, ואת תכונות דינמיות נוזלים אחרים נשארים ללא שינוי בכל נקודה במרחב של הזרימה.מספר ריינולדס הוא אינדיקציה כמה טוב נוזל עלול לעבור זרימה למינרית. כאשר מספר ריינולדס נמוך, הזרימה נוטה להיות למינארית, והכוחות הצמיגים הם הצורה הדומיננטית של אינטראקציה בין השכבות. כאשר המספר של ריינולדס גבוה, הזרימה נוטה להיות סוערת, וכוחות אינרציאליים הם הצורה הדומיננטית של אינטראקציה בין השכבות.
-> ->
מהו זרימה סוערת?כאשר תכונות הנוזל בזרימה משתנות במהירות עם הזמן, i. ה. כאשר השינויים במהירות, לחץ, צפיפות, ותכונות זרימה אחרים מראים שינויים אקראיים שרירותיים, הזרימה ידועה כזרם סוער.
את זרימת הנוזל בתוך צינור גלילי אחיד עם אורך סופי, הידוע גם בשם זרימת Poiseuille, יהיה מערבולת בזרימה כאשר מספר ריינולדס מגיע מספר קריטי 2040. עם זאת, בדרך כלל, הזרימה לא יכול להיות במפורש סוער כאשר מספר ריינולדס הוא יותר מ -10000.
זרימה סוערת מאופיינת באופיו האקראי, בדיפוזיה ובמעורבות. הזרימה מכילה אדים, זרמים צולבים ומערבולת.
מה ההבדל בין זרימה למינרית וטורבולנטית?
ב זרימה למינרית, הזרימה מתרחשת במהירויות נמוכות ומספר ריינולדס נמוך, בעוד זרימת טורבולנס מתרחשת במהירויות גבוהות ומספר ריינולדס גבוה.
• ב זרימה למינרית, השביל של קווי הנוזל הוא קבוע לייעל שבו אין הפרעה לרוחב של נתיבי נוזל ואת הנוזלים זורמים בשכבות. בזרימה סוערת, דפוס הזרימה אינו סדיר וכאוטי, שבו מתרחשות מערבולות, אדי, וזרמים צולבים.
• בזרימה למינרית, תכונות הנוזל בנקודה בחלל נשארות קבועות עם הזמן, בעוד בזרימה סוערת, תכונות הנוזלים בנקודה מסוימת הן סטוכסטיות.
