Laminar Flow vs Turbulent Flow
Fluiddynamik är en viktig del av klassisk fysik, och applikationerna går från bevattning till mänsklig fysiologi. Den har betydande ingenjörsbidrag inom områdena flyg, marin, bevattning, hydraulik och många andra discipliner.
Vätskeflödet varierar från ett tillstånd till ett annat, och för att underlätta analysen kategoriseras flödet i olika regimer där vätskeegenskaperna såsom hastighet, tryck, densitet och viskositet kännetecknar varje regime. Turbulent och det laminära flödet är de två huvudklasserna av flödesregimer.
Vad är Laminar Flow?
När vätskepartiklarna strömmar utan att skära varandras banor och partikelns hastighet alltid är tangentiell till partikelns bana, sägs flödet vara strömlinjeformat. När strömlinjeflödet inträffar tenderar skikten av vätskepartiklar att glida över den intilliggande partikeln utan att störa andras rörelse, och detta sker i skikt eller skikt av vätskeflöde. Ett sådant flöde är känt som ett laminärt flöde. Laminärt flöde eller strömlinjeflöde uppstår när vätskehastigheten är relativt låg.
I laminärt flöde har skiktet i kontakt med en stationär yta noll hastighet och, i riktningen vinkelrät mot ytan, tenderar skiktens hastighet att öka. Dessutom förblir hastigheten, trycket, densiteten och andra vätskedynamiska egenskaper oförändrade vid varje punkt i flödets utrymme.
Reynolds-numret är en indikation på hur bra en vätska kan genomgå laminärt flöde. När Reynolds-talet är lågt tenderar flödet att vara laminärt, och de viskösa krafterna är den dominerande formen av interaktion mellan skikten. När Reynolds-talet är högt tenderar flödet att vara turbulent, och tröghetskrafter är den dominerande formen av interaktion mellan lagren.
Vad är Turbulent Flow?
När vätskeegenskaperna i ett flöde varierar snabbt med tiden, d.v.s. när förändringarna i hastighet, tryck, densitet och andra flödesegenskaper visar slumpmässiga och godtyckliga förändringar, är flödet känt som ett turbulent flöde.
Vätskeflödet i ett likformigt cylindriskt rör med en ändlig längd, även känt som ett Poiseuille-flöde, kommer att ha turbulens i flödet när Reynolds-talet når det kritiska talet 2040. Men i allmänhet kanske flödet inte explicit vara turbulent när Reynolds-talet är mer än 10000.
Ett turbulent flöde kännetecknas av dess slumpmässiga natur, diffusivitet och virvling. Flödet innehåller virvlar, korsströmmar och virvlar.
Vad är skillnaden mellan Laminar och Turbulent Flow?
• I laminärt flöde sker flödet vid låga hastigheter och lågt Reynolds-tal, medan turbulensflöde sker vid höga hastigheter och högt Reynolds-tal.
• I laminärt flöde är vätskeledningarnas bana regelbunden och strömlinjeformad där det inte finns någon lateral störning av vätskebanorna och vätskan strömmar i lager. I turbulent flöde är flödesmönstret oregelbundet och kaotiskt, där virvlar, virvlar och korsströmmar uppstår.
• I laminärt flöde förblir vätskeegenskaperna vid en punkt i rymden konstanta med tiden medan, i turbulent flöde, vätskeegenskaperna vid en punkt är stokastiska.
