우리는 수도꼭지에서 나오는 물이 유량이 낮은 동안 부드러운 모양을 가지고 있지만 유량이 높아짐에 따라 특정 값에 도달 한 후 공극과 교란이 감지 될 수 있음을 발견했습니다. 그러한 상황에서, 흐름이 매끄럽고 잉크 스트림을 추가하면 잉크는 다른 층과 혼합하지 않고 흐릅니다. 그러나 흐름이 난류 일 때 그것을 소개하면 잉크 층은 다른 층의 물과 혼합됩니다. 이 기사는 간소화, 층류 또는 난류 흐름 인 첫 번째 종류에 대해 가르쳐 줄 것입니다.
간소화 란 무엇입니까?
유선은 정상 흐름 조건에서 유체 입자에 의해 취한 경로입니다. 흐름 라인이 곡선으로 표시되면 곡선의 어느 지점에서나 접선은 해당 위치에서 유체 속도의 방향을 나타냅니다. 아래 이미지에서 볼 수 있듯이 곡선은 유체 입자가 시간에 따라 어떻게 이동하는지를 나타냅니다.
곡선은 유체 입자의 정상 상태 이동을 나타냅니다. 이 맵은 시간대 지점이며, 이는 지점을 통과하는 모든 입자가 그 이전 입자와 똑같이 작용한다는 것을 의미합니다.
유동선 간소화
유체의 간소화 흐름은 유체가 중단 또는 혼합없이 평행 한 층으로 흐르는 흐름으로 정의되며, 통과하는 각 유체 입자의 속도는 특정 장소에서 시간 내내 일정하게 유지됩니다.
.유체 속도가 낮 으면 난류 속도 변화가 없으며, 측면 혼합없이 유체가 흐르는 경향이 있습니다. 유체 입자는 파이프 벽과 평행 한 직선으로 흐르는 입자와 비교하여 정확한 시퀀스로 이동하여 인접한 층이 카드 놀이처럼 서로 지나가게합니다.
.난류 흐름
깨끗한 채널 또는 층으로 흐르는 층류와 달리 난류 흐름은 유체가 무작위 변동 또는 혼합을 경험하는 유체 (가스 또는 액체) 이동의 형태입니다. 난류 흐름에서, 주어진 지점에서의 유체의 속도는 크기와 방향이 지속적으로 변화하고있다.
그러나 해류조차 가벼우 며 바람의 움직임과 강의 움직임은 종종 이런 의미에서 소란 스럽습니다. 대다수의 공기 또는 물이 소용돌이 치고 에디의 대다수가 특정 방향으로 진행됩니다.
유체에 비해 움직이거나 파이프의 내부 벽과 같은 고체 표면에 매우 가깝게 이동하거나 좁은 수로를 통해 천천히 흐르는 고체 표면에 매우 가깝게 이동하거나 고체 표면에 매우 가깝게 이동하는 고체의 선단 근처의 층류를 제외하고 대부분의 유체 흐름은 난류입니다. 동맥의 혈류, 파이프 라인의 석유 수송, 용암 흐름, 대기 및 해류, 펌프 및 터빈을 통한 흐름, 보트 깨우기 및 항공기 날개 팁 주변의 흐름이 난류 흐름의 예입니다.
레이놀즈 번호
레이놀즈 번호는 파이프의 흐름 패턴이 층류인지 난류인지를 나타내는 치수가없는 변수입니다. 우리는 관성력과 점성 힘의 비율로 레이놀즈 수를 결정할 수 있습니다.
레이놀즈 번호 공식은 다음과 같습니다.
re =(p × v × d) / u
여기서,
레이놀즈 수는 Re, 유체의 밀도는 p이고, 유동의 속도는 v이고, 파이프의 직경은 d이고, 유체의 점도는 u입니다.
.중요한 점
- 점성 력이 지배적 일 때 (낮은 RE, 느린 흐름), 모든 유체 입자를 라인에 유지하기에 충분하고 흐름은 층류입니다.
- 난류 흐름은 관성력이 점성 힘을 능가 할 때 발생합니다 (유체가 더 빨리 흐르고 더 큰 경우)
- 흐름 상태가 층류인지 난류인지를 예측하는 데 사용되는 특성 숫자 중 하나는 레이놀즈 수입니다.
- v는 평균 유속이며, d는 전형적인 선형 치수, 유체 밀도, 동적 점도 및 v 동역학 점도는 모두 Reynolds 번호의 일부입니다.
- 난류 흐름이 4000을 초과 할 때 발생합니다.
- 더 큰 속도 흐름이 일반적으로 필요하지만, 이것은 항목의 크기에 따라 다릅니다.
- 흐름은 유체 입자의 고르지 않은 움직임으로 구별됩니다. 평균 운동은 흐름 방향입니다.
- 난류 유속 프로파일은 파이프의 중심 부분에서 합리적으로 평평하며 벽에 극적으로 떨어집니다. 평균 유속은 파이프 중심의 속도와 거의 같습니다.
- 수학적 분석은 어려운 작업입니다. CFD 분석은 난류 흐름을 분석하기위한 주요 도구입니다.
결론
그러한 상황에서, 흐름이 매끄럽고 잉크 스트림을 추가하면 잉크는 다른 층과 혼합하지 않고 흐릅니다. 그러나 흐름이 난류 일 때 그것을 소개하면 잉크 층은 다른 층의 물과 혼합됩니다. 난류 흐름에서, 주어진 지점에서의 유체의 속도는 크기와 방향이 지속적으로 변화하고있다. 그러나 레이놀즈 번호는 파이프의 흐름 패턴이 층류인지 난류인지를 나타내는 차원없는 변수입니다. 흐름 상태가 층류인지 난류인지 예측하는 데 사용되는 특징적인 숫자 중 하나는 레이놀즈 수입니다.
