5. Режимы движения реальной жидкости
Используя гладкие трубы различного диаметра и изменяя тем¬пературу воды (с целью изменения ее вязкости), Рейнольде уста¬новил, что критическая скорость жидкости м>кр, выше которой ла¬минарный режим течения невозможен, во всех случаях зависит только от отношения кинематической вязкости жидкости к диаметру трубы м>Кр = С (v/d). Безразмерный коэффициент С был в дальнейшем назван критическим числом Рейнольдса и обозначен Re, т. е. ReKp = wKpd'\ = wKVdp'\i.
Опытами было установлено, что для потоков жидкостей в ци¬линдрических трубах ReKp = 2320. Однако в случае сходящихся потоков, а также длинных цилиндрических труб с плавным входом жидкости при отсутствии ее возмущения в расходном резер¬вуаре существование ламинарного режима течения возможно и при ReKp> 2320.
Безразмерный комплекс Re = wdh = wdplu, называемый чис¬лом, или критерием, Рейнольдса, как будет показано ниже, яв¬ляется динамической характеристикой потока реальной жидкости.
В отличие от ламинарного потока, характеризующегося, как уже отмечалось, параллельно-струйчатым, или слоистым, движе¬нием жидкости, при турбулентном режиме частицы последней дви¬жутся по сложным и разнообразным траекториям, соударяясь друг с другом и со стенками трубы или канала. В каждой точке турбулентного потока происходит беспорядочное изменение ско¬рости во времени (колебание, пульсация), но ее среднее значение в данной точке при установившемся движении постоянно. Струк¬туру турбулентного потока представляют схематически так. Непосредственно у омываемой стенки располагается тонкий пограничный слой (толщиной б), который дви¬жется ламинарно. Вся остальная масса жидкости образует тур¬булентное ядро потока. В каждой из этих зон средние скорости частиц возрастают по мере удаления от стенки, но в раз¬личной степени. На это указывает то обстоятельство, что гидрав¬лическое сопротивление (потерянный напор йп), как показали опыты Рейнольдса, растет при ламинарном режиме пропорцио¬нально средней скорости потока ш, а при турбулентном — про¬порционально w1'75 (в шероховатых трубах ~ш2).