Laminaarne vool vs turbulentne vool
Vedeliku dünaamika on klassikalise füüsika oluline osa ja rakendused ulatuvad niisutamisest inimese füsioloogiani. Sellel on märkimisväärne tehniline panus kosmose-, mere-, niisutus-, hüdraulika- ja paljudes teistes valdkondades.
Vedeliku vool on erinevates olekutes erinev ja analüüsi hõlbustamiseks liigitatakse vool erinevatesse režiimidesse, kus vedeliku omadused, nagu kiirus, rõhk, tihedus ja viskoossus, iseloomustavad iga režiimi. Turbulentne ja laminaarne vool on voolurežiimide kaks peamist klassi.
Mis on Laminar Flow?
Kui vedeliku osakesed voolavad üksteise liikumisteid ristumata ja osakeste kiirus on alati osakese teekonnaga puutuja, siis öeldakse, et vool on voolujooneline. Vooluvoolu korral kipuvad vedelikuosakeste kihid libisema üle külgneva osakese, häirimata teiste liikumist, ja see toimub vedeliku voolu kihtides või kihtides. Sellist voolu nimetatakse laminaarseks vooluks. Laminaarne vool või voolujooneline vool tekib siis, kui vedeliku kiirus on suhteliselt madal.
Laminaarses voolus on statsionaarse pinnaga kokkupuutuval kihil nullkiirus ja pinnaga risti olevas suunas kipub kihtide kiirus suurenema. Samuti jäävad kiirus, rõhk, tihedus ja muud vedeliku dünaamilised omadused muutumatuks vooluruumi igas punktis.
Reynoldsi arv näitab, kui hästi võib vedelik läbida laminaarse voolu. Kui Reynoldsi arv on madal, kipub vool olema laminaarne ja viskoossed jõud on kihtidevahelise interaktsiooni domineeriv vorm. Kui Reynoldsi arv on kõrge, kipub vool olema turbulentne ja inertsiaaljõud on kihtidevahelise interaktsiooni domineeriv vorm.
Mis on turbulentne vool?
Kui vedeliku omadused voolus muutuvad aja jooksul kiiresti, st kui kiiruse, rõhu, tiheduse ja muude vooluomaduste muutused näitavad juhuslikke ja suvalisi muutusi, nimetatakse voolu turbulentseks vooluks.
Vedeliku voolus ühtses silindrilises lõpliku pikkusega torus, mida tuntakse ka Poiseuille'i vooluna, tekib voolus turbulents, kui Reynoldsi arv jõuab kriitilise arvuni 2040. Üldiselt ei pruugi vool aga selgelt olla olla rahutu, kui Reynoldsi arv on suurem kui 10000.
Turbulentset voolu iseloomustavad selle juhuslik iseloom, difusioon ja keeris. Voog sisaldab pööriseid, ristvoolusid ja keeriseid.
Mis vahe on laminaarsel ja turbulentsel voolul?
• Laminaarses voolus toimub vool väikeste kiiruste ja madala Reynoldsi arvuga, samal ajal kui turbulentsivool suurte kiiruste ja suure Reynoldsi arvu korral.
• Laminaarses voolus on vedeliku joonte teekond korrapärane ja voolujooneline, kus vedelikuteede külgsuunas ei ole häiritud ja vedelik voolab kihtidena. Turbulentses voolus on voolumuster ebaregulaarne ja kaootiline, kus tekivad keerised, pöörised ja ristvoolud.
• Laminaarse voolu korral jäävad vedeliku omadused ruumipunktis ajas konstantseks, samas kui turbulentses voolus on vedeliku omadused punktis stohhastilised.
