Що таке режим потоку - визначення
Режим потоку
З практичної інженерної точки зору режим потоку можна класифікувати відповідно до кілька критеріїв.
Весь потік рідини класифікується на одну з двох широких категорій або режимів. Ці два режими потоку:
- Однофазний потік рідини
- Багатофазний потік рідини (золото Двофазний потік рідини)
Це базова класифікація. Усі рівняння потоку рідини (напр. Рівняння Бернуллі) та взаємозв'язки, які обговорювались у цьому розділі (Динаміка рідини), були отримані для потоку a однофазна рідини чи пари. Розчин багатофазного потоку рідини дуже складний і складний і тому це зазвичай на просунутих курсах динаміки рідини.
- Ламінарний потік
- Турбулентна течія
Ламінарний потік характеризується гладкий або в регулярні шляхи частинок рідини. Тому ламінарний потік також називають обтічна або в’язка течія. На відміну від ламінарного потоку, турбулентний потік характеризується нерегулярний рух частинок рідини. Турбулентна рідина не тече паралельними шарами, бічне перемішування дуже велике, і між шарами виникає зрив. Більшість промислових потоків, особливо в галузі ядерної техніки буремні.
Режим потоку також можна класифікувати відповідно до геометрія led або площа потоку. З цієї точки зору ми розрізняємо:
- Внутрішній потік
- Зовнішній потік
Внутрішній потік являє собою потік, для якого рідина обмежена поверхнею. Детальні знання про поведінку режимів внутрішнього потоку є важливе значення в техніці, оскільки кругові труби витримують високий тиск і, отже, використовуються для транспортування рідини. З іншого боку, зовнішній потік являє собою такий потік, при якому прикордонні шари розвиваються вільно, без обмежень, що накладаються на сусідні поверхні. Детальні знання про поведінку зовнішній потік дієти є важливе значення, особливо в повітроплаванні і аеродинаміка.
Однофазний потік рідини
Класичне дослідження Росії концентрати динаміки рідини на потоці a одинарна однорідна фаза, наприклад, вода, повітря, пара. Всі рівняння потоку рідини та взаємозв'язки, які зазвичай розглядаються в цьому розділі, стосуються потоку однієї фази рідини, рідини чи пари.
Коли в певних важливих місцях у системах потоку рідини відбувається одночасний потік рідини та газу, проблему потрібно вирішити як двофазний потік. Порівняно прості співвідношення, що використовуються для аналізу однофазного потоку, такі недостатній для аналізу двофазного потоку.
Двофазний потік рідини
За визначенням, багатофазний потік - це інтерактивний потік два або більше різні фази із загальними інтерфейсами у, скажімо, led. Кожна фаза, що представляє об'ємну частку (або масову частку) твердої, рідкої або газоподібної речовини, має свої власний властивості, швидкість, і температури.
Багатофазним потоком може бути одночасний потік:
- Матеріали с різні стани або фази (наприклад, водно-парової суміші).
- Матеріали с різні хімічні властивості але в тому ж стані або фазі (наприклад, краплі масла у воді).
Існує багато комбінацій в промислових процесах, але найбільш поширений будучи одночасним потоком пара і рідка вода (як зустрічається в парогенератори і конденсатори). У реакторній техніці було проведено багато досліджень щодо природи двофазний потік у випадку втрати теплоносія (LOCA), що є надзвичайною подією для безпеки реактора та всіх термічно-гідравлічних аналізів (Аналізи DNBR).
Характеристика багатофазного потоку рідини
Всі проблеми багатофазного потоку мають особливості, які характерно відрізняються від тих, що зустрічаються в однофазних задачах.
- У випадку з парою та рідкою водою щільність двох фаз відрізняється приблизно в 1000 разів. Тому вплив сили гравітаційного тіла на багатофазні потоки має набагато більше значення, ніж у випадку однофазних потоків.
- Чай швидкість звуку різко змінюється для матеріалів, що зазнають фазової зміни, і може бути на порядок різним. Це суттєво впливає на a потік через отвір.
- Родич концентрація різних фаз, як правило, є залежним параметром, що має велике значення в багатофазних потоках, тоді як це параметр, що не має наслідку в однофазних потоках.
- Зміна фази означає, що індуковані потоком перепади тиску можуть спричинити подальшу фазову зміну (наприклад, вода може випаровуватися через отвір), збільшуючи відносний об'єм газоподібного, стисливого середовища та збільшуючи швидкості потоку, на відміну від однофазного нестисливого потоку, коли зменшення отвір зменшив би швидкість потоку.
- Просторовий розподіл різних фаз у каналі потоку сильно впливає на поведінку потоку.
- У багатофазному потоці існує багато типів нестабільності.
Ламінарний потік
У динаміці рідини, ламінарний потік характеризується плавними або звичайними шляхами частинок рідини, на відміну від турбулентний потік, що характеризується нерегулярний рух частинок рідини. Рідина надходить паралельні шари (с мінімальне бічне перемішування), без руйнування між шарами. Тому ламінарний потік також називають обтічна або в’язка течія.
Термін потокова лінія є описом потоку, оскільки в ламінарному потоці шари води, що перетікають один над одним у різні швидкості практично не змішуючись між шарами, частинки рідини рухаються певними та спостережуваними шляхами або потоками.
Коли рідина протікає через закритий канал таких як труба або між двома плоскими пластинами, може виникати будь-який із двох типів потоку (ламінарний або турбулентний), залежно від швидкість, в'язкість рідини та розмір труби (або на число Рейнольдса). Ламінарний потік, як правило, відбувається при менших швидкостях і високій в'язкості.
Турбулентна течія
У динаміці рідини, турбулентний потік характеризується нерегулярний рух частинок (можна сказати хаотичний) рідини. На відміну від ламінарного потоку рідина не тече паралельними шарами, чай бічне змішування дуже велике, і відбувається зрив між шарами. Турбулентність також характеризується рециркуляція, вихори, і явна випадковість. При турбулентному потоці швидкість рідини в точці постійно зазнає змін в обох величина та напрямок.
Детальні знання про поведінку режиму турбулентного потоку мають важливе значення в техніці, оскільки більшість промислових потоків, особливо в галузі ядерної техніки буремні. На жаль, дуже переривчастий і нерегулярний характер турбулентності ускладнює всі аналізи. Насправді турбулентність часто називають «Остання невирішена проблема в класичній математичній фізиці."
Основним інструментом, доступним для їх аналізу, є Аналіз CFD. CFD - це розділ механіки рідини, який використовує чисельний аналіз та алгоритми для розв’язання та аналізу проблем, які пов’язані з цим турбулентна рідина тече. Широко прийнято, що рівняння Нав'є - Стокса (або спрощений Усереднені Рейнольдсом рівняння Нав'є - Стокса) здатні демонструвати турбулентні розчини, і ці рівняння є основою практично всіх кодів CFD.
Внутрішній потік
В динаміці рідини внутрішній потік - це потік, для якого рідина є обмежена поверхнею. Детальні знання про поведінку режимів внутрішнього потоку мають важливе значення в техніці, оскільки кругові труби витримують високий тиск і, отже, використовуються для транспортування рідин. Некруглі канали використовуються для транспортування газів низького тиску, таких як повітря в системах охолодження та опалення. Конфігурація внутрішнього потоку є зручною геометрією рідин для нагрівання та охолодження, що використовуються в таких технологіях перетворення енергії, як атомні електростанції.
Зовнішній потік
У динаміці рідини, зовнішній потік є такий потік, при якому прикордонних шарів розвиватися вільно, без обмежень, накладених сусідні поверхні. У порівнянні з внутрішнім потоком, зовнішні потоки мають особливість сильно в'язкі ефекти обмежується швидко зростаючимприкордонних шарів”У вхідній області або для тонких зсувних шарів уздовж твердої поверхні. Відповідно, завжди буде існувати область потоку за межами прикордонного шару. У цій області швидкість, температура та/або концентрація не змінюються, і їх градієнтами можна знехтувати.
Цей ефект викликає прикордонний шар розширюється, і товщина прикордонного шару стосується кінематичної в'язкості рідини.
Це продемонстровано на наступному малюнку. Далеко від тіла потік майже непомітний, його можна визначити як потік рідини навколо тіла, яке повністю занурене в нього.