Жидкости можно разделить на различные типы, основываясь на изменении характеристик жидкости, таких как скорость, плотность и т.д. В зависимости от типа потока в механике жидкости различаются методы анализа.
К различным типам течения жидкости относятся:
1. Устойчивое и неустойчивое течение
Рис.1. Стационарный и нестационарный поток
Поток считается установившимся, если такие характеристики жидкости, как скорость, плотность и давление в точке, не изменяются со временем. Математически устойчивый поток можно выразить следующим образом:
Где V – скорость жидкости, p – давление и J – плотность.
Поток определяется как нестационарный, когда скорость, давление и плотность характеристик жидкости в точке изменяются в зависимости от времени. Математически это можно выразить как:
2. Равномерный и неравномерный поток
Рис.2. Равномерный и неравномерный поток
Равномерный поток – это тип потока жидкости, при котором скорость потока в любой момент времени не изменяется относительно пространства [вдоль направления потока].
Равномерный поток может быть математически выражен как:
Неравномерный поток – это тип потока жидкости, при котором скорость потока в любой момент времени изменяется по отношению к пространству. Математически неравномерный поток можно выразить как:
3. Ламинарный и турбулентный поток
Ламинарный и турбулентный поток в трубе характеризуется на основе числа Рейнольда.
Рис.3. Ламинарный и турбулентный поток
Ламинарный поток определяется как тип потока, в котором частицы жидкости движутся вдоль четко определенной линии или траекторий, причем все линии потока прямые и параллельные друг другу. В ламинарном потоке частицы жидкости движутся в виде слоев. Слои в ламинарном потоке плавно скользят по соседнему слою. Поток является ламинарным, если число Рейнольдса больше 4000.
Турбулентный поток – это тип потока, в котором частицы жидкости движутся зигзагообразно. Движение зигзагообразно приводит к высокой турбулентности и образованию вихрей. Это приводит к большим потерям энергии. Поток является турбулентным, если число Рейнольдса больше 4000.
Поток жидкости в трубе с числом Рейнольдса между 2000 и 4000 считается находящимся в переходном состоянии.
3. Сжимаемые и несжимаемые потоки
Сжимаемый поток – это такой тип потока, в котором плотность жидкости изменяется от одной точки к другой. Это означает, что плотность не является постоянной.
J не постоянна
Несжимаемый поток – это такой тип потока, в котором плотность жидкости постоянна от одной точки к другой. Жидкости обычно несжимаемы, а газы – сжимаемы.
J=константа
Где J – плотность жидкости.
4. Вращательные и невращательные потоки
Тип потока, в котором частицы жидкости вращаются вокруг собственной оси при движении вдоль линии потока, называется вращательным потоком. Если частицы жидкости при движении вдоль линии потока не вращаются вокруг своей оси, то такой поток называется ирротационным.
5. Одно-, двух- и трехмерные потоки
Одномерный поток жидкости – это поток жидкости, в котором такой параметр потока, как скорость, выражается как функция времени и одной пространственной координаты. То есть,
u = f(x,y), v=0; w=0;
В этом типе скорость вдоль направлений y и z, т.е. v и w, считаются пренебрежимо малыми.
Двумерный поток – это такой тип потока, в котором скорость является функцией времени и двух прямоугольных пространственных координат. Скорость потока вдоль третьего направления считается пренебрежимо малой. То есть,
u = f(x,y); v = g(x,y); w = 0;
Трехмерный поток – это тип потока, в котором скорость является функцией времени и трех взаимно перпендикулярных прямоугольных пространственных координат (x, y и z). То есть,
u = f(x,y,z); v = g(x,y,z); w = h(x,y,z).
Читайте также: Кинематика потока в механике жидкости – уравнение разряжения и непрерывности
Читайте далее:- Ламинарный поток и турбулентный поток.
- Что такое течение в открытом канале? Типы течения в открытых каналах.
- Что такое потенциальная функция скорости и функция потока?.
- Кинематика потока в механике жидкости – уравнение разгрузки и неразрывности.
- Эксперимент Рейнольдса.
- СВОЙСТВА ЖИДКОСТИ.
- Давление жидкости и закон Паскаля в механике жидкости.