Ламинарное течение

Ламина́рное тече́ние (лат. lāmina — «пластинка») — течение, при котором жидкость или газ перемещаются слоями без перемешивания и пульсаций (то есть без беспорядочных быстрых изменений скорости и давления).

До 1917 года в российской науке пользовались термином струйчатое течение.

Только в ламинарном режиме возможно получение точных решений уравнения движения жидкости (уравнений Навье — Стокса), например, — течение Пуазёйля.

Переход к турбулентности

Ламинарное течение возможно только до некоторого критического значения числа Рейнольдса, после которого оно переходит в турбулентное. Критическое значение числа Рейнольдса зависит от конкретного вида течения (течение в круглой трубе, обтекание шара и т. п.). Например, для течения в круглой трубе $Re_{kr}\simeq 2300$.

Схематичное изображение ламинарного (a) и турбулентного (b) течения в плоском слое

В некоторых случаях для получения порогового числа Рейнольдса достаточно провести линейный анализ устойчивости — теоретический анализ устойчивости под воздействием бесконечно малых возмущений. Так, например, получены пороги для течения между параллельными плоскостями и течение Куэтта — Тейлора между вращающимися цилиндрами. Однако в некоторых случаях линейного анализа недостаточно: для течения в круглой трубе он приводит к абсолютной устойчивости, что опровергается экспериментами.

В гидравлике, если движение жидкости происходит в трубе или канале не круглого сечения, то для расчета ${\text{Re}}_{\text{кр}}={vd \over \nu }={vd\rho \over \eta }={Wd \over \eta }$ вместо диаметра трубы d (в метрах) подставляют гидравлический или эквивалентный диаметр:

$D_{\Gamma }={\frac {4A}{P}},$

где $A$ — площадь поперечного сечения трубы, м²;

$P$ — полный смоченный периметр, м;

$v$ — скорость жидкости, м/с;

$\nu$ — кинематическая вязкость среды, м²/с;

$\rho$ — плотность среды, кг/м³;

$\eta$ — динамическая вязкость среды, Па·с или кг/(м·с);

$W$ — массовая скорость, кг/(м²·с).

См. также

• Число Фруда
• Число Рейнольдса

Примечания

Ссылки

• Видеоролик, демонстрирующий на опыте ламинарное и турбулентное течения
• Начальный участок ламинарного течения