Особенности ламинарного и турбулентного обтекания профилей

Различают ламинарный (lamina — слой) и турбулентный (turbo — вихрь, вращение) режимы течения рабочей среды. Промежуточным между устойчивым ламинарным и развитым турбулентным является переходный режим течения. Для характеристики границ режимов используется число Рейнольдса как мера соотношения сил инерции и вязкости в движущейся среде.

(1).

где скорость текучей среды, м/с; характерный размер потока, м; плотность среды, кг/м³; коэффициент кинематической вязкости, м²/с; коэффициент динамической вязкости среды, Пас.

При ламинарном режиме течение является упорядоченным, когда линии тока формируются на основе слоистого характера движения среды. При этом перенос различных субстанций из одного слоя в другой определяется молекулярными механизмами и касательное напряжение вычисляется по формуле Ньютона.

(2),.

где поперечный градиент скорости, 1/с.

На рис. 1 показана картина обтекания симметричного профиля потоком газа с ламинарным режимом течения.

Устойчивость ламинарного режима течения нарушается при увеличении числа Рейнольдса, начиная с некоторого критического значения, происходит турбулизация потока. Для течений в трубах =2300, а при продольном обтекании пластины =(3…5)10⁵.

Рис. 1. Картина обтекания симметричного профиля ламинарным потоком (Re = 710³)