Suyuqlik harakatining ikki tartibi
Kop hollarda quvurlardagi suyuqlik tekis harakatda boladi, yani tezlik oqim yonalishi boyicha ozgarmaydi. Bu holda harakatning qanday bolishiga, asosan, ichki ishqalanish kuchi tasir qiladi. Bu holda uning ikki kesimidagi bosimlar farqi ishqalanish kuchining va geometrik balandliklar farqining katta yoki kichikligiga bogliq boladi. Bu kuchlarning tasirida quvurlardagi harakat tezligi har xil bolishi mumkin. Tezlikning katta kichikligiga qarab suyuqlik zarrachalari batartib yoki betartib harakat qiladi. Bu harakatlar, odatda, asosan ikki tartibli harakatga ajratiladi: Laminar va turbulent.
Laminar harakat vaqtida suyuqlik zarrachalari qavat-qavat bolib joylashadi va ular bir qavatdan ikkinchi qavatga otmaydi. Boshqacha aytganda, suyuqlik zarrachalari oqimlar harakatiga kondalang yonalishda harakatlanmaydi.
Laminar harakatni tajribada kuzatish uchun suyuqlik oqayotgan shisha quvurning boshlangich kesimiga shisha naycha orqali rangli suyuqlik keltirib qoshib yuborsak, rang suyuqlikda aralashmasdan togri chiziq boyicha oqim korinishida ketadi (7.1-rasm, a).
Agar suyuqlikning tezligini oshirib borsak, harakat tartibi ozgarib boradi. Tezlik malum bir chegaradan otganidan keyin, zarrachalar kinetik energiyasi kopayib ketishi natijasida, ular kondalang yonalishda ham harakat qila boshlaydi. Natijada zarrachalar ozi harakat qilayotgan qavatdan qoshni qavatga otib, energiyasining bir qismini yoqotib, oz qavatiga kaytib keladi. Oqim tezligi juda oshib ketsa, zarrachalar bir qavatdan ikkinchi qavatga tez ota boshlaydi. Natijada suyuqlik harakatining tartibi buziladi. Bunday harakat turbulent harakat deyiladi Suyuqlik harakatining bu ikki tartibini ingliz olimi O.Reynolds tajribada har tomonlama tekshirgan va u suyuqliklar harakatining muhim qonuniyatini kashf qilgan. Suyuqlik harakatini tezlikning oqim olchamiga kopaytmasining qovushoqlik kinematik koeffisiyentiga nisbatidan iborat olchovsiz miqdor xarakterlar ekan. Bu miqdor olimning hurmatiga Reynolds soni deb atalgan va formulalarda Re bilan belgilanadi.
Oqimning laminar tartibdan turbulent tartibiga otishiga togri keladigan Reynolds sonining qiymati, Reynolds sonining kritik qiymati deyiladi va Rekr bilan belgilanadi.
Agar Rekr bolsa, oqim laminar tartibda boladi.
Agar Re>Rekr bolsa, oqim turbulent tartibda boladi.
Reynolds sonining malum qiymatlarida oqimda ham laminar, ham turbulent harakatlar kuzatiladi. Reynolds sonining kritik qiymati bir qator faktorlarga: oqimning quvurga kirish sharoitiga, quvur devorining gadir-budirligiga va boshqalarga bogliq ravishda har xil qiymatlarga ega bolishi mumkin
Doiraviy kesimli quvurlar uchun bu kritik qiymat Rekr=2320 deb olingan. Reynoldsning bu qiymatiga togri keladigan tezlikning qiymati Vkr deb ataladi.
Demak, oqimning Re<2320 da laminar va Re>2320 da turbulent tartib kuzatiladi.
Reynolds aniqlashicha, bu miqdorning kichik qiymatlarida laminar harakat bolib, uning oshib borishi natijasida u turbulent harakatga aylanadi.
Suyuqlik oqimning laminar tartibdan turbulent tartibiga otishiga togri keladigan Reynolds sonining qiymati, uning kritik qiymati deyiladi va Rekr bilan belgilanadi.
Reynolds sonining qiymati, uning kritik qiymatiga nisbatan katta yoki kichik blisiga mos ravishda suyuqlik harakatining quyidagi harakat tartiblari hosil qilinadi:
Laminar tartib Re<2320 da;
Otuvchi tartib 2320> Re > 5000;
Barqarorlashgan turbulent tartib Re >5000.
.
Laminar oqimda tezlikning silindrik quvur kesimi boyicha taqsimlanishi. Buning uchun silindrik quvurdagi suyuqlikni laminar harakatini koramiz. Qovushoq suyuqliklar quvurda laminar harakat qilganda uning oqimchalari bir- biriga parallel harakat qiladi. Quvur devorlari esa unga yopishib qolgan suyuqlik zarrachalari bilan qoplanadi. SHunday qilib, quvur devoridagi suyuqlik zarrachalarining tezligi nolga teng. Suyuqlikning devorga yopishgan qavatidan keyingi qavati esa suyuqlik zarrachalari bilan qoplangan quvur devori ustida sirpanib boradi. Agar quvur ichidagi suyuqlikni xayolan cheksiz kop yupqa qavatlarga ajratsak, u holda har bir qavat ozidan oldingi qavat sirtida siljib boradi. YUqorida aytilganga kora quvur devori sirtidagi qavatning tezligi nolga teng bolib, quvur oqiga yaqinlashgan sari tezlik oshib boradi. Oqda esa tezlik maksimal qiymatga ega boladi.
Quvur ichida uzunligi 1 va radiusi r bolgan elementar naycha (oqimcha) ajratib olamiz. (9.3- rasm).
Demak, silindrik quvurda laminar harakat tezligi kondalang kesimda parabola qonuni boyicha taqsimlangan boladi. Tezlikning maksimal qiymati esa quvurning oqi boyicha yonalgan boladi.
Kirish qismidan uzoqlashgan sari devorlardagi ishqalanish kuchi tasirida chegara qatlamga yaqin qavatlarda harakat sekinlashib boradi va natijada bu qatlamning qalinligi oshib boradi, harakat esa sekinlashib boradi. Oqimning ishqalanish kuchi hali tasir qilmagan markaziy qismi esa bir butun harakat qilishni davom ettiradi, yani boshqacha aytganda markaziy qavatlarda tezlik deyarli bir xil bolgani holda (oqayotgan suyuqlikning harakat miqdori ozgarmas bolgani uchun) chegara qatlamda tezlik oshadi.
Quvurning orta qismida (yadroda) tezlik oshib boradi, devor yaqinida osib boruvchi chegara qatlamda kamayadi. Bu jarayon chegara qatlam oqim kesimini butunlay egallab olmaguncha va yadro butunlay yoq bolib ketguncha davom etadi.
SHunday qilib oqimning rivojlanishi tugab, tezlik chizigi odatdagi laminar oqimga xos parabolik shaklni qabul qiladi. Quvurning boshlangich qismidan doimiy parabolik tezlik vujudga kelguncha bolgan bolagi laminar harakatning boshlangich bolagi deb ataladi. Bu bolakning uzunligi quyidagi formula bilan aniqlanadi:
lbosh =0,028 Re d
Bu formuladan korinadiki, boshlangich bolak Reynolds soniga va quvurning diametriga proporsional ekan. Gidrotexnikada ushbu savolning yechumi nazariy jihatdan organilgan va uning barcha natjalari amaliy natijalarning qiymatlariga juda yaqin keladi.
Demak, silindrik quvurda laminar harakat vaqtida ortacha tezlik υ maksimal tezlikdan ikki marotaba kichik ekan.
Suyuqliklarni turbulent harakat tartibi. Suyuqliklarning turbulent harakati tabiatda va texnikada keng tarqalgan bo‘lib, gidravlik hodisalar ichida eng murakkablari qatoriga kiradi. Bu harakat juda ko‘p tekshirilgan bolishiga qaramay, hozirgacha harakatning turbulent turi uchun umumlashgan nazariya yaratilgan emas. SHuning uchun ham turbulent oqimlarni hisoblashda yarim empirik nazariyalardan foydalanish bilan bir qatorda kop hollarda tajriba natijalari va empirik formulalardan foydalanishga togri keladi.
Turbulent harakatda suyuqlikning har bir zarrachasi juda ham murakkab egri chiziqli traektoriya boyicha harakat qiladi va har bir qanday ikki zarrachaning traektoriyalari bir-biriga oxshamaydi, lekin hamma zarrachalar bir tarafga A nuqtadan V nuqta tarafga harakat qiladi. SHunga asosan bir qarashda betartib harakat qilayotgandek koringan zarrachalar harakatida qandaydir umumiylikni aniqlash mumkin. Hatto bu umumiylikni faqatgina sifat oxshashligi korinishida emas, balki miqdor oxshashligi korinishida ham ifodalash mumkin. Ana shu oxshashliklar asosida turbulent harakatning qonuniyatlarini yuzaga keltirib chiqariladi.
2320>
Do'stlaringiz bilan baham: |