мини|Профилот на брзината поврзан со ламинарниот проток наликува на шпил карти за играње. Овој профил, што соодветствува на протокот на флуид во цевка, покажува дека флуидот се однесува како да е поделен во тенки слоеви на флуид што се лизгаат еден врз друг. Ламинарен тек е својство на честиците на флуидот во динамиката на флуидите да се движат по глатки траектории, во слоеви, при што секој слој се движи мазно покрај соседните слоеви со малку или без мешање. При мали брзини, флуидот тежи да тече без странично мешање, а соседните слоеви притоа да се лизгаат непречено еден до друг. Нема попречни струи нормални на правецот на течење, ниту вртлози или виори на флуид. При ламинарниот тек, движењето на честиците на флуидот е многу одредено и притоа честиците што се блиску до цврста површина се движат по струјни линии што се паралелни со таа површина. Ламинарниот тек е режим на тек што се карактеризира со висока дифузија на импулсот и ниска конвекција на импулсот.
Кога флуид протекува низ затворен канал, како што е цевка или протекува помеѓу две рамни плочи, може да се појави еден од двата типа на проток во зависност од брзината и вискозноста на флуидот: ламинарен или турбулентен проток. Ламинарниот проток се јавува при помали брзини, брзини што се под прагот при којшто протокот станува турбулентен. Прагот на брзината на премин од ламинарен во турбулентен режим се опишува со бездимензионален параметар што го карактеризира протокот, наречен Рејнолдсов број. Овој број зависи од вискозноста и густината на течноста и димензиите на каналот. Турбулентниот проток е помалку уреден режим на проток што се карактеризира со вртлози или мали пакети од честици на флуид, што резултира со странично мешање. Изразено со поедноставен јазик, ламинарниот проток е мазен, додека турбулентниот проток е груб.
Квантификација
Видот на проток што се јавува во флуид во канал е важен во проблемите сврзани со динамиката на флуидите. Тој влијае на преносот на топлина и маса во флуидните системи. Бездимензионалниот Рејнолдсов број е важен параметар во равенките што опишуваат дали целосно развиените услови на тек водат до ламинарен или турбулентен тек. Рејнолдсовиот број е однос на инерцијалната сила кон силата на смолкнување (тангенцијалната сила) на флуидот: колку брзо се движи флуидот во однос на неговата вискозност, без оглед на големината на флуидниот систем. Општо, ламинарниот тек се јавува кога течноста се движи бавно или е многу вискозна. Со зголемувањето на Рејнолдсовиот број, како на пример со зголемувањето на брзината на тек на флуидот, тој преминува од ламинарен во турбулентен тек при одреден опсег на Рејнолдсовите броеви, при што опсегот на ламинарно-турбулентниот премин зависи од мали нарушувања во флуидот или несовршености во системот за проток. Ако Рејнолдсовиот број е многу помал од 1, тогаш флуидот ќе покаже Стоуксов, или ползечки, тек, каде што вискозните сили на флуидот доминираат над инерцијалните сили.
Конкретното пресметување на Рејнолдсовиот број и вредностите за кои што се јавува ламинарен проток ќе зависат од геометријата на системот за проток и шемата на проток. Чест пример е проток низ цевка, каде што Рејнолдсовиот број е дефиниран како
каде:
е хидрауличниот дијаметар на цевката (m); е волуметриска брзина на проток (m3/s); е површината на напречниот пресек на цевката (m2); е средната брзина на флуидот (SI единици: m/s); е динамичката вискозност на флуидот (Pa·s = N·s/m2 = kg/(m·s)); е кинематската вискозност на флуидот, (m2/s) е густина на флуидот (kg/m3)
За вакви системи, ламинарен проток се јавува кога Рејнолдсовиот број е под критичната вредност од приближно 2.040, иако интервалот на премин е обично помеѓу 1.800 и 2.100.
За флуидните системи што се јавуваат на надворешни површини, како што е протокот покрај предмети што се суспендирани во флуидот, можат да се употребуваат други дефиниции за Рејнолдсовите броеви за да се предвиди типот на проток околу објектот. На пример, честичниот Рејнолдсов број Rep би се користел за честици суспендирани во течни флуиди. Како и со протокот во цевки, ламинарниот проток обично се јавува при пониски Рејнолдсови броеви, додека турбулентниот проток и сродните феномени, како што е вртложното исфрлање, се јавуваат со повисоки Рејнолдсови броеви.
Примери
Честа примена на ламинарниот тек е во непреченото движење на вискозна течност низ цевка или цевковод. Во тој случај, брзината на проток варира од нула на ѕидовите до максимум по должината на напречниот пресек на садот. Профилот на проток на ламинарен проток во цевка може да се пресмета со делење на протокот на тенки цилиндрични елементи и примена на вискозна сила врз нив.
Друг пример е текот на воздух над авионското крило. Граничниот слој е многу тенок слој од воздух што лежи над површината на крилото (и сите други површини на авионот). Бидејќи воздухот има вискозност, овој слој на воздух тежи да се залепи за крилото. Како што крилото се движи нанапред низ воздухот, граничниот слој на почетокот тече непречено преку аеродинамичната форма на аеропрофилот. Тука, протокот е ламинарен, а граничниот слој е ламинарен слој. Прандтл го применил концептот на ламинарен граничен слој на аеропрофилите во 1904 година.
Секојдневен пример е бавниот, мазен и оптички транспарентен тек на плитка вода преку мазна бариера.
Кога водата, што е под мала сила на притисок, излегува од чешма без аератор, таа отпрвин покажува ламинарен тек, но бидејќи веднаш се јавува забрзувањето што е предизвикано од силата на гравитационото поле на Земјата, Рејнолдсовиот број на протокот се зголемува и затоа низводно од чешмата ламинарниот тек на водата може да премине во турбулентен тек. Оптичката транспарентност притоа се намалува или целосно се губи.
Ламинарни бариери на проток
Ламинарниот проток на воздух се користи за раздвојување на воздушни волумени или за спречување на влез на загадувачи во воздухот во одредена област. Ламинарните проточни аспиратори се користат за исклучување на присуство на загадувачи во чувствителните процеси во науката, електрониката и медицината. Воздушните завеси често се користат во комерцијални услови за да се спречи минување на загреан или изладен воздух низ влезовите. Реакторот на ламинарен проток (LFR) е реактор што го користи ламинарниот проток за проучување на хемиските реакции и механизми на процесите. Дизајнот на ламинарен проток за одгледување стаорци за справување со болести бил развиен од Бил и соработниците во 1971 година и станал стандард за целиот свет , вклучително и во тогашниот Источен блок.
Поврзано
Равенка на Хаген-Поазеј Слојна рамнотежа Турбуленција на брановите Водна струја
Наводи
Надворешни врски
Категорија:Аеродинамика Категорија:Динамика на флуиди Категорија:Механика на континуум Категорија:Механика на флуиди Категорија:Хидродинамика