Turbulents: erinevus redaktsioonide vahel

Mine navigeerimisribale Mine otsikasti
Eemaldatud 25 baiti ,  3 aasta eest
P
resümee puudub
PResümee puudub
{{lisa materjali}}
{{keeletoimeta}}
'''Turbulentne voolamine''' ehk '''turbulents''' ehk '''turbulentsus''' on [[vedelik]]u või [[gaas]]i voolamine, kus aineosakesed liiguvad korrapäratult, tekitades sageli keeriseid, kuigi samal ajal liigub kogu aine [[mass]] voolu suunas. Selline liikumine tekib asjaolust, et aineosakestel on lisaks voolusuunalisele [[kiirus]]ele veel voolusuunaga ristisuunalineristsuunaline kiirus. Voolamist, mis pole turbulentne, nimetatakse [[laminaarne voolamine|laminaarseks voolamiseks]].
 
Nagu laminaarse voolamise puhul on ka turbulentsel voolamisel vedeliku voolukiirus suurim toru teljel, kuid erinevus maksimaalse ja keskmise kiiruse vahel on oluliselt väiksem. Turbulentsel voolamisel on maksimaalne voolukiirus 1,2 korda suurem keskmisest voolukiirusest, samal ajal kui laminaarsel voolamisel on maksimaalne voolukiirus 2 korda suurem keskmisest voolamiskiirusest.
 
; Difusioonitegur : Kergesti saadaval olev energia turbulentses voos kiirendab vedeliku segude homogeniseerimist (segunemist). Tunnusjoon, mis on tähtis segunemise tõhustamisel ning massimäära, impulsi ja energia transpordi suurendamisel, on difusioonitegur.
 
Turbulentsi difusiooni iseloomustatakse enamasti turbulentse difusiooni (soojusjuhtivuse) koefitsiendi abil, mis sõltub voolu tingimustest, mitte vedeliku enda eripärast. Turbulentne difusioonitegur on kõige lihtsam moodus turbulentse voo kvantitatiivseks analüüsimiseks ja selle arvutamiseks on postuleeritud palju erinevaid mudeleid postuleeritud. Näiteks suure hulga vee (nt ookeani) puhul võib seda koefitsienti leida Richardsoni seadusega, mis on reguleeritud juhusliku hälbe põhimõttest.
 
; Pööriselusis : Turbulentse voo kiirus ei võrdu nulliga ning seda voogu iseloomustab kolmemõõtmelise pöörise tekkimise mehhanism. Hüdrodünaamikas on turbulentsed vood enamasti keerised, mis on allutatud venitamisele. Venitamine on impulsi säilitamise tõttu omakorda seotud vastava pööriselusise osa tõusule venitamise suunas.
 
; Hajumine : Et hoida turbulentset voogu, on vajalik püsiv energiaallika varu, kuna turbulents hajub kiirelt, kui kineetiline energia muutub viskoosse nihkepinge tõttu sisemiseks energiaks. Turbulents tekitab palju erineva suurusega pööriseid. Enamus kineetilise energia turbulentsest liikumisest sisaldub suureulatuslikes struktuurides, millelt energia „langeb tulvana“ väiksema ulatusega konstruktsioonidele ja neilt omakorda veel väiksematele. Selle protsessi tulemusena tekivad struktuurid, mis on piisavalt väiksed, et molekulaarne difusioon muutub oluliseks ja algab viskoosne energia hajumine. Skaalat, kust see algab, nimetatakse Kolmogorovi ulatuse skaalaks.
 
==Turbulentsi algus==
[[File:Laminar-turbulent transition.jpg|thumb|right|Küünla suitsusammas muutub laminaarsest turbulentseks. Reynoldsi numberarv saab ennustada, kus see muutumine aset leiab.]]
 
Turbulentsi algust saab ette ennustada Reynoldsi arvu abil, mis on inertsiaalse ja viskoosse jõu suhe vedelikus. See allub erinevate vedelike kiiruste tõttu suhtelisele siseliikumisele. Võime turbulentset voogu ette ennustada on tähtis tööriist paljudele varustustele, nagu torustikud või lennuki tiivad. Reynolds’iReynoldsi numbritarvu kasutatakse hüdrodünaamika probleemide määramisel ja dünaamilise sarnasuse määramisel kahe erineva vedeliku voolu puhul, näitkes lennuki mudeli ja päris versiooni puhul.
 
== Voolurežiim ja Reynoldsi arv ==
 
Vedeliku [[voolurežiim]] on oluline vedeliku voolamisel tekkivate energia kadude määramisel, kuna [[hõõrdetakistus]]e tegur vedeliku voolamisel on sõltuv voolurežiimist. Vedeliku voolurežiim määratakse arvutuslikul teel, milleks leitakse nn. [[Reynoldsi arv]] (''R<sub>e</sub>''). Reynoldsi arv on dimensioonita suurus.
 
Kuigi puudub teoreem, mis seoks Reynoldsi arvu turbulentse voolamisega, muutuvad kõrgesuure Reynoldsi arvuga voolud üldjuhul turbulentseks ja madalaväikese Reynoldsi arvuga voolud jäävad laminaarseks. Näiteks voolamisel silindrilises torus tähendab 4000-st kõrgemsuurem Reynoldsi arv väga tõenäoliselt turbulentset voolamist {{lisa viide}}. Kui Reynoldsi arv on väiksem kui 2100, on voolamine laminaarne {{lisa viide}}. Piirkonda nimetataudnimetatud väärtuste vahel (2100 < ''R<sub>e</sub>'' < 4000) nimetatakse üleminekualaks. Selles piirkonnas on vedelikul samaaegselt nii laminaarse kui turbulentse voolamise tunnused.
 
Silindrilises torus avaldub Reynoldsi arv järgmise valemi kaudu
:<math>R_e = \frac{vd}{\nu}, \,</math>
kus ''v'' on vedeliku voolukiirus, ''d'' on toru siseläbimõõt ning <math>\nu</math> vedeliku [[kinemaatiline viskoossus]].
 
== Vaata ka ==
137 856

muudatust

Navigeerimismenüü