Laminar اور ہنگامہ خیز بہاؤ. سیال بہاؤ حکومتوں

مائعات اور گیسوں کے بہاؤ کی خصوصیات کا مطالعہ صنعت اور عوامی افادیت کے لئے بہت اہم ہے. laminar اور پانی کی نقل و حمل کی شرح پر ہنگامہ خیز بہاؤ اثر، تیل، مختلف مقاصد کے لیے قدرتی گیس کی پائپ لائنز، دوسرے پہلوؤں کو متاثر کرتا ہے. ان مسائل سائنس hydrodynamics کرتے ہیں.

درجہ بندی

سیال بہاؤ حکومتوں اور گیسوں کا سائنسی ماحول میں دو بہت مختلف قسموں میں تقسیم کیا جاتا ہے:

• laminar (انکجیٹ)؛
• ہنگامہ خیز.

اس کے علاوہ عبوری مرحلے تمیز. وغیرہ conductive کی یہ incompressible ہو سکتا ہے (مائع اصل میں ہے)، ایک سکڑایا (گیس)، ... اتفاق سے، اصطلاح "مائع" ایک وسیع معنی ہے

کیس کی تاریخ

1880 میں ایک اور Mendeleev دو مخالف بہاؤ حکومتوں کے وجود کے خیال کا اظہار کیا گیا تھا. مزید تفصیلات کے لئے اس معاملے پر برطانوی ماہر طبیعیات اور انجنیئر وسبورن رینالڈز 1883 میں مطالعہ مکمل کرنے والے کی جانچ پڑتال. سب سے پہلے، عملی طور پر، اور پھر فارمولوں جو مائع نقل و حمل کی کم بہاؤ کی شرح پر laminar فارم بن جاتا ہے کہ پایا جاتا ہے کا استعمال کرتے ہوئے: تہوں (ذرہ بہاؤ) تقریبا اختلاط اور متوازی راستے کے ساتھ ساتھ منتقل نہیں کیا گیا ہے. تاہم، ایک خاص اہم قدر (مختلف حالات کے لئے یہ مختلف ہے) قابو پانے کے بعد، عنوان رینالڈز تعداد میں مائع بہاؤ کے حالات تبدیل ہو رہے ہیں: جیٹ بہاؤ اراجک بنور بن جاتا ہے - یعنی، ہنگامہ خیز. یہ باہر کر دیا کے طور پر، ان پیرامیٹرز فطری اور گیسوں کچھ حد تک ہیں.

عملی انگریزی سائنسدان کے حساب سے ظاہر ہوتا ہے، کے رویے جیسے، پانی، ٹینک (پائپس، چینلز، رگیں، وغیرہ)، جو بہتی ہے جس میں کی شکل اور طول و عرض پر بہت زیادہ انحصار ہے. - پائپ میں ایک سرکلر کراس سیکشن (جیسے بڑھتے ہوئے دباؤ کی پائپنگ کے لئے استعمال کیا) ہونے، اس کے رینالڈز تعداد کے فارمولے اہم ریاست کے جواب = 2300. کے بہاؤ چینل کھولنے کے لئے ہے: مندرجہ ذیل کے طور پر بیان کیا جاتا ہے رینالڈز تعداد ہے ، دوبارہ = 900. جواب کے لئے چھوٹے اقدار کے لئے حکم دیا ہے: مختلف اراجک - بڑے پیمانے پر.

laminar بہاؤ

ایک laminar بہاؤ ہنگامہ خیز نوعیت اور پانی کی سمت ہے کے برعکس (گیس) بہتی ہے. انہوں نے اختلاط کے بغیر اور pulsations بغیر تہوں منتقل. دوسرے الفاظ میں، تحریک دباؤ سمت اور رفتار میں انیدوست چھلانگ بغیر یکساں جگہ لیتا ہے.

Laminar سیال بہاؤ تنگ میں مثال کے طور پر قائم کیا جاتا ہے، خون کی وریدوں (پائپ لائن کے ذریعے ایندھن کے تیل) بہت چپچپا دراصل سیال کے ایک موجودہ وقت میں، زندہ اجسام، پودوں رگیں کی اور مقابلے کی شرائط کے تحت. جیٹ بہاؤ کو دیکھ کرنے کے لئے تھوڑا نل ظاہر کرنے کے لئے کافی ہے - پانی کے اختلاط کے بغیر، خاموشی سے بہتا یکساں طور پر. ختم کرنے کے spigot کے کھول تو، نظام دباؤ طلوع ہو گا اور بہاؤ اراجک بن جائے گا.

ہنگامہ خیز بہاؤ

ایک laminar ہمسایہ ذرات منتقل جس کے ساتھ ساتھ کافی متوازی راستوں کے برعکس، سیال کی ایک ہنگامہ خیز بہاؤ کوطرح فطرت ہے. ہم لاگرینج نقطہ نظر کا استعمال کرتے ہیں، ذرات کی trajectories ظاہر منمانے وورلیپ اور بہت ناقابل قیاس برتاؤ کر سکتے ہیں. ان حالات کے تحت مائعات اور گیسوں کا تحریک ان پیرامیٹرز کے ساتھ nonstationarities ایک بہت وسیع رینج ہے کر سکتے ہیں، ہمیشہ عارضی ہیں.

ہنگامہ خیز حکومت آمدنی میں laminar گیس کے بہاؤ کے طور پر، اب بھی ہوا میں ایک جلتی ہوئی سگریٹ کے دھوئیں کی مثال میں Wisps کی طرف سے نگرانی کی جا سکتی. ابتدائی طور پر، ذرات منتقل وقت میں کوئی تبدیلی نہیں کی تقریبا متوازی راستے. دھواں طے لگتا ہے. پھر اچانک کسی موڑ پر مکمل طور پر تصادفی منتقل کہ بڑے eddies موجود ہیں. یہ Vortices کر چھوٹے والوں میں کو توڑنے - یہاں تک کہ اسی چھوٹی اور میں. آخر میں، عملی طور پر کے ارد گرد ہوا کے ساتھ کے آمیزے دھواں چھوڑتے ہیں.

استرتا چکروں

اوپر کی مثال ایک نصابی کتاب ہے، اور ان کے مشاہدے سے سائنسدانوں کو مندرجہ ذیل نتائج اخذ بنا دیا ہے:

1. Laminar اور ہنگامہ خیز بہاؤ فطرت میں احتمالی ہیں: ایک موڈ سے دوسرے میں منتقلی بالکل صحیح جگہ میں نہیں ہے، اور ایک کافی صوابدیدی، بے ترتیب مقام پر.
2. سب سے پہلے، دھوئیں کا میں Wisps کے سائز سے بڑے ہیں کہ بڑے Vortices کر موجود ہیں. تحریک مستحکم اور پختہ anisotropic بن جاتا ہے. بڑے بہاؤ غیر مستحکم ہو اور چھوٹے اور چھوٹے میں ٹوٹ. اس طرح، eddies کی ایک درجہ واری نہیں ہے. تحریک کی توانائی چھوٹے بڑے سے منتقل کیا جاتا ہے، اور اس عمل کے آخر میں غائب - توانائی کی کھپت چھوٹے ترازو میں پایا جاتا ہے.
3. ہنگامہ خیز بہاؤ انیدوست ہے: ایک خاص بنور ایک مکمل طور پر بے ترتیب، غیر متوقع جگہ میں ہو سکتا ہے.
4. وسیع ہوا کے ساتھ دھواں ملانا laminar بہاؤ کے تحت جگہ نہیں لے کرتا ہے، اور ہنگامہ خیز میں - بہت تیز ہے.
5. تمام گیس متحرک پیرامیٹرز وقت کے ساتھ تبدیل - حد حالات اسٹیشنری ہیں اس حقیقت کے باوجود، استرتا خود فطرت میں ایک واضح عارضی ہے.

استرتا کی ایک اور اہم جائیداد نہیں ہے: یہ ہمیشہ تین جہتی ہے. یہاں تک کہ اگر ہم پائپ یا دو جہتی حد پرت میں ایک جہتی بہاؤ غور اب بھی ہنگامہ خیز eddies کی تحریک تین محدد محور کے سمتوں میں پائے جاتے ہیں.

رینالڈز تعداد: فارمولا

laminar سے منتقلی کو نام نہاد ناقدین رینالڈز تعداد کی طرف سے خصوصیات استرتا کرنے کے لئے:

_{براہ مہربانی دوبارہ کوشش CR = (ρuL / μ)} سی آر،

جہاں ρ - کثافت ندی، U - بہاؤ کی شرح خصوصیت؛ L - گتانک - خصوصیت سائز بہہ μ متحرک viscosity کی ایک سرکلر کراس سیکشن کے ساتھ ایک ٹیوب کی طرف سے کے لئے - سی آر.

مثلا، پائپ ایل میں سمتار یو ساتھ ایک بہاؤ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے پائپ ویاس. وسبورن رینالڈز ظاہر ہوا ہے کہ اس صورت میں، 2300 <دوبارہ _CR <20000. پھیلاؤ بہت بڑی ہے، شدت کے تقریبا ایک حکم.

اسی طرح کا ایک نتیجہ کلچہ پر حد پرت میں حاصل کیا جاتا ہے. 3 × 10 ⁵ <دوبارہ _CR <4 × 10 ^4: خصوصیت سائز پلیٹ کے سامنے کنارے سے دوری کے طور پر لیا جاتا ہے، اور اس کے ^بعد. L حد پرت کی موٹائی، 2700 کے طور پر بیان کیا جاتا ہے تو <دوبارہ _CR <9000. تجرباتی مطالعہ دکھایا گیا ہے کہ براہ مہربانی دوبارہ کوشش _CR کی قدر بھی زیادہ ہو سکتا ہے ہیں.

سمتار perturbation کے کے تصور

laminar اور ہنگامہ خیز سیال کے بہاؤ، اور اس کے مطابق، رینالڈس نمبر (دوبارہ) کی اہم قدر عوامل کی ایک بڑی تعداد پر منحصر ہے. دباؤ میلان، وغیرہ bumps کے roughness کے، بیرونی بہاؤ میں استرتا کی شدت، ویبھیدک درجہ حرارت، کی سہولت کے لئے کی اونچائی سے، ان کی مجموعی عوامل perturbation کے رفتار کہا جاتا ہے وہ بہاؤ کی شرح پر ایک خاص اثر و رسوخ ہے کے بعد سے. اس خرابی سے چھوٹا ہے، تو یہ رفتار میدان سیدھ کریں کرنے کی تلاش چپچپا فورسز آباد کیا جا سکتا. بہاؤ کی بڑی perturbations کے غیر مستحکم بن سکتے ہیں کے طور پر، اور استرتا وقت ہوتی ہے.

: جمودی فورسز اور viscous فورسز کے تناسب، نفرت کے فارمولے کی طرف سے احاطہ بہتی - رینالڈز تعداد کے جسمانی معنی کو دیکھتے ہوئے

جواب = ρuL / μ = ρu ² / (μ × (U / L )).

شمار کنندہ میں دو بار سمتار سر اور ذواضعاف اقل ہے - قیمت، رگڑ کشیدگی کے حکم کی ہے L حد پرت کی موٹائی کے طور پر لیا جاتا ہے. متحرک دباؤ توازن اور تباہ کرنے کے لئے جاتا رگڑ افواج اس کی مخالفت. کیوں تاہم، یہ واضح نہیں ہے کہ جڑتا افواج وہ 1000 بار زیادہ viscous افواج ہیں صرف اس وقت جب (یا سمتار پریشر) کی تبدیلیوں کی قیادت.

حساب اور حقائق

شاید، زیادہ آسانی سے دوبارہ مطلق نہیں _CR بہاؤ کی رفتار U، اور سمتار perturbation کے ایک خصوصیت کی رفتار کے طور پر استعمال کیا جائے. اس صورت میں، اہم رینالڈز تعداد میں ایک ہنگامہ خیز سیال کے بہاؤ میں 5 بار laminar بہاؤ سے زیادہ متحرک دباؤ خلل چپچپا کشیدگی سے تجاوز جب یعنی تقریبا 10، ہو جائے گا. بعض سائنسدانوں کے مطابق دوبارہ اس تعریف کے ساتھ ساتھ مندرجہ ذیل experimentally کی ثابت شدہ حقائق کی طرف سے بیان کیا جاتا ہے.

کے لئے دوبارہ _CR انفینٹی جاتا ایک بالکل ہموار سطح پر ایک بالکل یکساں سمتار پروفائل روایتی طور پر تعداد کی طرف سے مقرر کیا جاتا ہے، یہ ہے کہ، منتقلی اصل استرتا کو وقت ہوتی ہے. یہاں رینالڈز نمبر 10 کے برابر ہے جس کی اہم قدر ذیل میں perturbation کے رفتار کی شدت کی طرف سے مقرر کیا جاتا ہے.

مصنوعی استرتا کی موجودگی میں، سپلیش شرح بنیادی شرح کے ساتھ موازنہ باعث، بہاؤ دوبارہ _کروڑ سے زائد ہنگامہ خیز وقت بہت کم رینالڈز _تعداد، رفتار کی مطلق قدر سے تعین کیا جاتا ہے. یہ _{سی آر} = 10، خصوصیت رفتار سے اوپر وجوہات کی وجہ سے رفتار perturbation کے کی مطلق قدر ہے جہاں جواب گتانک کے استعمال کی اجازت دیتا ہے.

پائپ لائن میں laminar بہاؤ حکومت کے استحکام

laminar اور ہنگامہ خیز بہاؤ کو مختلف حالات کے تحت مائعات اور گیسوں کی تمام اقسام کے لئے عام ہے. بہاؤ کی laminar نوعیت کم ہوتے ہیں اور تنگ زیر زمین اسٹریمز میدانی علاقوں کے لئے مثال کے طور پر خصوصیات ہیں. بہت زیادہ ہے، اس مسئلے پائپ لائن پانی، تیل، گیس اور دیگر سیال کی نقل و حمل کے لئے عملی کی درخواست کے تناظر میں سائنسدانوں کی تشویش کا باعث ہے.

مطالعہ اہم بہاؤ کی تحریک سے پریشان کرنے Q laminar بہاؤ استحکام قریب سے متعلق ہے. اس نام نہاد چھوٹے perturbations کے کی طرف سے متاثر کیا جائے گا پایا گیا تھا. وہ اگاتے ہیں یا وقت کے ساتھ دور ختم یا نہیں پر منحصر ہے، بنیادی بہاؤ مستحکم یا غیر مستحکم ہونے کے لئے سمجھا جاتا ہے.

سکڑایا اور سکڑایا نہ سیال کے لئے

laminar اور ہنگامہ خیز سیال کے بہاؤ کو متاثر کرنے والے عوامل میں سے ایک اس compressibility ہے. یہ سیال جائیداد بنیادی موجودہ میں تیزی سے تبدیلی کے ساتھ غیر اسٹیشنری عمل کے استحکام کا مطالعہ میں خاص طور پر اہم ہے.

علوم کی نشاندہی بیلناکار سیکشن کی ٹیوب میں ایک incompressible سیال کے laminar بہاؤ وقت اور جگہ میں نسبتا چھوٹے axisymmetric اور غیر axisymmetric رکاوٹ کرنے کے لئے مزاحم ہے.

حال ہی میں، کے حساب مرکزی موجودہ دو نقاط پر منحصر ہے جہاں سلنڈر ٹیوب کے inlet حصے میں axisymmetric بہاؤ کے خلاف مزاحمت پر رکاوٹ کے اثر و رسوخ پر کیا جاتا ہے. پائپ کے محور محدد اہم بہاؤ پائپ کے رداس کے ساتھ ساتھ رفتار پروفائل اثر انداز ہوتا ہے کہ پیرامیٹر کے طور پر سمجھا جاتا ہے.

اختتام

مطالعہ کا صدیوں کے باوجود ہم یہ نہیں کہہ سکتے کہ laminar اور ہنگامہ خیز بہاؤ اچھی طرح مطالعہ کیا جاتا ہے. مائیکرو سطح پر تجرباتی مطالعہ، ایک مدلل حساب کتاب جواز کی ضرورت ہوتی ہے نئے مسائل پیدا ہوتے ہیں. پانی، تیل، گیس اور مصنوعات کے کلومیٹر کی دنیا کی ہزاروں: تحقیق کی نوعیت درخواست اور استعمال ہے. نقل و حمل کے دوران شورش میں کمی کے لئے زیادہ وقت متعارف کرایا تکنیکی حل، زیادہ مؤثر ہو جائے گا.