Laminare Strömung vs. turbulente Strömung
Fluiddynamik ist ein wichtiger Teil der klassischen Physik, und die Anwendungen reichen von der Bewässerung bis zur menschlichen Physiologie. Es hat bedeutende technische Beiträge in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Schifffahrt, Bewässerung, Hydraulik und vielen anderen Disziplinen geleistet.
Der Flüssigkeitsfluss variiert von einem Zustand zum anderen, und zur einfacheren Analyse wird der Fluss in verschiedene Regime kategorisiert, wobei die Flüssigkeitseigenschaften wie Geschwindigkeit, Druck, Dichte und Viskosität jedes Regime charakterisieren. Turbulente und laminare Strömungen sind die beiden Hauptklassen von Strömungsregimen.
Was ist laminare Strömung?
Wenn die flüssigen Partikel fließen, ohne dass sich die Pfade gegenseitig schneiden, und die Geschwindigkeit des Partikels immer tangential zum Pfad des Partikels ist, wird die Strömung als stromlinienförmig bezeichnet. Wenn die stromlinienförmige Strömung auftritt, neigen die Schichten von Fluidpartikeln dazu, über die benachbarten Teilchen zu gleiten, ohne die Bewegung anderer zu stören, und dies tritt in Schichten oder Schichten von Fluidströmungen auf. Eine solche Strömung wird als laminare Strömung bezeichnet. Laminare Strömung oder stromlinienförmige Strömung tritt auf, wenn die Flüssigkeitsgeschwindigkeit relativ niedrig ist.
Bei laminarer Strömung hat die Schicht in Kontakt mit einer stationären Oberfläche eine Geschwindigkeit von Null, und in der Richtung senkrecht zur Oberfläche neigt die Geschwindigkeit der Schichten dazu, zuzunehmen. Außerdem bleiben Geschwindigkeit, Druck, Dichte und andere fluiddynamische Eigenschaften an jedem Punkt im Strömungsraum unverändert.
Die Reynolds-Zahl gibt an, wie gut eine Flüssigkeit laminar strömen kann. Wenn die Reynolds-Zahl niedrig ist, neigt die Strömung dazu, laminar zu sein, und die viskosen Kräfte sind die dominierende Form der Wechselwirkung zwischen den Schichten. Wenn die Reynolds-Zahl hoch ist, neigt die Strömung dazu, turbulent zu sein, und Trägheitskräfte sind die dominierende Form der Wechselwirkung zwischen den Schichten.
Was ist turbulente Strömung?
Wenn sich die Fluideigenschaften in einer Strömung mit der Zeit schnell ändern, d. h. wenn die Änderungen der Geschwindigkeit, des Drucks, der Dichte und anderer Strömungseigenschaften zufällige und willkürliche Änderungen zeigen, wird die Strömung als turbulente Strömung bezeichnet.
Die Flüssigkeitsströmung in einem gleichförmigen zylindrischen Rohr mit endlicher Länge, auch bekannt als Poiseuille-Strömung, weist Turbulenzen in der Strömung auf, wenn die Reynolds-Zahl die kritische Zahl 2040 erreicht. Im Allgemeinen kann die Strömung jedoch nicht explizit sein turbulent sein, wenn die Reynolds-Zahl größer als 10000 ist.
Eine turbulente Strömung ist durch ihre zufällige Natur, Diffusivität und Verwirbelung gekennzeichnet. Die Strömung enthält Wirbel, Querströmungen und Wirbel.
Was ist der Unterschied zwischen laminarer und turbulenter Strömung?
• Bei laminarer Strömung tritt die Strömung bei niedrigen Geschwindigkeiten und niedriger Reynolds-Zahl auf, während turbulente Strömung bei hohen Geschwindigkeiten und hoher Reynolds-Zahl auftritt.
• Bei laminarer Strömung ist der Weg der Flüssigkeitsleitungen regelmäßig und stromlinienförmig, wo es keine seitliche Störung der Flüssigkeitswege gibt und die Flüssigkeit in Schichten fließt. Bei turbulenter Strömung ist das Strömungsmuster unregelmäßig und chaotisch, wobei Wirbel, Wirbel und Querströmungen auftreten.
• Bei laminarer Strömung bleiben die Fluideigenschaften an einem Punkt im Raum zeitlich konstant, während bei turbulenter Strömung die Fluideigenschaften an einem Punkt stochastisch sind.
