Подкрашенная струйка

Cтраница 3

При увеличении скорости в определенный момент произойдет резкое изменение характера потока: 1) скорость вытекания жидкости уже не будет пропорциональна разности давлений, она будет нарастать медленнее; 2) значения скорости и давления в определенной точке перестанут быть постоянными во времени, будут наблюдаться колебания около их среднего значения ( пульсация скорости и давления); 3) будет происходить постоянное перемешивание жидкости, что легко заметить, если ввести в поток подкрашенные струйки. Это состояние потока называется турбулентным. [31]

Когда в потоке преобладают силы инерции, движение отдельных струек приобретает беспорядочный характер. При этом отдельные струйки не располагаются параллельно друг другу ( как при ламинарном движении), а переплетаются и перемешиваются между собой. В этих случаях подкрашенная струйка почти немедленно после выпуска размывается и разносится по поперечному сечению потока, окрашивая всю массу жидкости. Такое течение называется турбулентным. Характерным для него является интенсивное перемешивание, вызываемое тем, что наряду с главным движением вдоль оси происходит побочное движение отдельных частиц в направлении, перпендикулярном к оси трубы. [32]

Регулируя степень открытия вентилей 12 и 13 и крана 24, добиваются четкого очертания подкрашенной струйки, хорошо видимой на освещенном фоне экрана. Наличие резко выделяющейся, четко очерченной подкрашенной струйки указывает на наступление ламинарного режима. Для достижения лучшего эффекта нужно открыть вентиль 13 так, чтобы приток воды лишь немного превышал расход, и затем пробными открытиями крана 24 установить скорость истечения краски, одинаковую со скоростью воды. [33]

Если изменять скорость движения жидкости в трубе, то начиная с некоторого значения скорости ( критического) один режим течения сменяется другим. Закон, которому подчиняется переход движения жидкости из одного режима в другой, впервые был установлен английским ученым Рейнольдсом. В результате проведения опытов с подкрашенными струйками воды Рейнольде установил, что режим движения тесно связан со значением определенного критерия, названного его именем. [34]

Схема опытов Рейнольдса. [35]

Во время опытов строго следили за тем, чтобы жидкость в сосуде С находилась в покое, потому что незначительное колебание ее совершенно изменяло картину явлений, происходящих в трубе А. В результате опы тов было установлено, что при малых скоростях воды подкрашенная струйка не смешивалась с остальными струйками воды и двигалась в виде правильной тонкой нитки по всей длине трубы А. [36]

Через горизонтально расположенную стеклянную трубку пропускают воду, скорость течения которой регулируют напором. Производя наблюдения при различных скоростях потока, можно заметить, что при небольших скоростях течения подкрашенная струйка сохраняется ( не размывается) на всей длине трубки. Это говорит о том, что частицы жидкости не переходят из одного слоя в другой. [37]

Уже давно было установлено, что при течении жидкостей и газов в трубах или при обтекании тел с увеличением числа Рейнольдса характер течения существенно меняется. При некотором значении этого числа К &, называемого критическим, слоистое или ламинарное течение переходит в пульсирующее или турбулентное. Явление перехода ламинарного течения в турбулентное качественно можно наблюдать, например, в случае движения воды в стеклянных трубках, в которые вводится подкрашивающее воду вещество. При малых скоростях потока подкрашенная струйка располагается параллельно оси трубки, что свидетельствует о течении жидкости концентрическими слоями с общей осью, совпадающей с осью трубки. При увеличении скорости окрашенные струйки приобретают волнистый характер. Таким образом, в потоке возникают пульсационные движения частиц жидкости к стенке и обратно. При больших скоростях течения наблюдается уже значительное перемешивание частиц жидкости, что проявляется в переплетении окрашенных струек между собой. [38]

Наблюдения показывают, что для вязкого газа возможны две существенно различные формы движения. Законы, которые управляют переходом движения из одной формы в другую, впервые были подробно исследованы Рейнольдсом. Опыты, поставленные им, заключались в следующем. По стеклянной трубе, присоединенной к водопроводу, протекала под напором вода ( рис. 2 - 15); для того чтобы движение было видимым, в трубу с помощью тонких насадок из бака А вводились подкрашенные струйки жидкости примерно такого же объемного веса, как вода. Так как окрашенные частицы вступают в трубу с той же скоростью, что и вода, то по их траекториям можно было составить представление о характере движения частиц воды. [39]

Страницы: 1 2 3