Ўзбекистон республикаси транспорт вазирлиги тошкент давлат трапспорт университети

6-Амалий машғулот

Мавзу: Чегаравий қатлам

Қовушқоқ (μ≠0, ν≠0), сиқилмас (зичлик ρ=const) суюқлик ҳаракатини кўриб чиқамиз.
Қовушқоқ муҳит ҳаракатланганда қовушқоқлик ҳисобига, суюқлик заррачалари уринма кучланишларни (ишқаланиш) ҳис қилади, бунинг оқибатида суюқ заррачаларнинг бир текис бўлмаган деформацияланишини келтириб чиқаради. Бунинг натижасида, зарранинг лаҳзали айланиш ўқи атрофида айланишини келтириб чиқарувчи, деформациянинг бурчак тезлиги пайдо бўлади.
Шундай экан, заррачалар нафақат илгариланма ҳаракат қилади, балки ўзининг лаҳзали ўқи атрофида айланади ҳам. Табиатда икки хил оқим ҳолати кузатилади: ламинар (қатламли, лотинча lamino – қатлам) ва турбулент (тартибсиз, тўлқинланиб, лотинча turbo – тўлқинли).
Ламинар оқимда, оқимнинг ҳар бир заррачаси m бир текис ўзгарувчи траектория бўйлаб ҳаракатланади, натижада қатламлар орасидаги алмашинув жараёни молекуляр даражада амалга ошувчи, заррачалар аралашиши эса бўлмаган қатламлар ҳосил бўлади (1-расм).

1-расм Ламинар оқим
Турбулент ёки тўлқинланиб тўзғиган оқимда, тезликнинг ва босимнинг лаҳзали қиймати нобарқарор ўзгариб туради, кўндаланг аралашишлар нафақат молекулаларда, балки заррачаларда ҳам кузатилади (2-расм). Кўндаланг ва бўйлама кескин ўзгаришлар (пулсация) натижасида, қўшимча қаршиликларни аниқловчи қўшимча нормал ва уринма кучланишлар пайдо бўлади, гўёки оддий қовушқоқликни минг ҳатто ўн минг бараварга оширилгани каби.

2-расм. Турбулент оқим

Турбулент оқимларни ҳисоблашда тезлик ва босимнинг ўртача қийматлари олинади. Турбулент оқим тезлигининг вақт бўйича ўзгариши 3-расмдаги кўринишга эга бўлади.

. (1)
V_ср – ўртача тезлик;
V¹ – кескин ўзаришли (пульсацияли) тезлик;
V – ҳақиқий тезлик.

3-расм. Турбулент оқим тезлигининг вақт бўйича ўзгариши.

Турбулентлик, турбулентлик даражаси ε билан баҳоланади.

, (2)
бу ерда, – кескин ўзгаришли (пульсацияли) тезлик қиймати, – ҳақиқий тезлик қиймати.
Оқимнинг ламинар ва турбулент қисмлари орасида биридан иккинчисига ўтувчи оралиқ қисми мавжуд бўлиб, бу оралиқ чегарасида турбулент оқим ривожлана боради ва бу оралиқ чегарасининг юқори қисмида эса тўлиқ турбулентга оқимга айланади. Ламинар оқим кичик тезликларга хос, турбулент эса нисбатан катта тезликларга хос.
Оқим ҳолати (режими) Рейнолдс сони Re билан аниқланади ва у оқимдаги инерция кучлари билан ички ишқаланиш кучлари (қовушқоқлик) нисбати билан ифодаланади:
, (3)
бу ерда ρ – суюқлик (газ) зичлиги;
V – оқим тезлиги;
μ – қовушқоқликнинг динамик коэффициенти;
ν – қовушқоқликнинг кинематик коэффициенти;
l – суюри жисмнинг геометрик чизиқли ўлчамлари.
Оқим ламинар ҳолатдан турбулентга ўтишидаги оқим тезлиги V_кр ва унга мос Рейнолдс сони Re_кр, критик деб аталади.
Турбулент оқимни гирдобли оқимга тенглаштириш мумкин эмас, чунки гирдобли ҳаракат ламинар ва турбулент оқимларга ҳам жоиз. Фақат ламинар оқимда суюқлик заррачалари тартибли айланади ва улар бир-бири билан аралашмайди, турбулент оқимда эса тартибсиз айланади ва бир-бири билан аралашиб кетади.