Ламинарное течение

Ламина́рное тече́ние (лат. lāmina — «пластинка») — течение, при котором жидкость или газ перемещаются слоями без перемешивания и пульсаций (то есть без беспорядочных быстрых изменений скорости и давления).

До 1917 года в российской науке пользовались термином струйчатое течение.

Только в ламинарном режиме возможно получение точных решений уравнения движения жидкости (уравнений Навье — Стокса), например, — течение Пуазейля.

Переход к турбулентности

Ламинарное течение возможно только до некоторого критического значения числа Рейнольдса, после которого оно переходит в турбулентное. Критическое значение числа Рейнольдса зависит от конкретного вида течения (течение в круглой трубе, обтекание шара и т. п.). Например, для течения в круглой трубе [math]\displaystyle{ Re_{kr} \simeq 2300 }[/math].

Схематичное изображение ламинарного (a) и турбулентного (b) течения в плоском слое

В некоторых случаях для получения порогового числа Рейнольдса достаточно провести линейный анализ устойчивости — теоретический анализ устойчивости под воздействием бесконечно малых возмущений. Так, например, получены пороги для течения между параллельными плоскостями и течение Куэтта — Тейлора между вращающимися цилиндрами. Однако в некоторых случаях линейного анализа недостаточно: для течения в круглой трубе он приводит к абсолютной устойчивости, что опровергается экспериментами.

В гидравлике, если движение жидкости происходит в трубе или канале не круглого сечения, то для расчета [math]\displaystyle{ \text{Re}_\text{кр}={vd \over \nu}={vd\rho \over \eta}={Wd \over \eta} }[/math] вместо диаметра трубы d (в метрах) подставляют гидравлический или эквивалентный диаметр:

[math]\displaystyle{ D_\Gamma = \frac {4A}{P}, }[/math]

где [math]\displaystyle{ A }[/math] — площадь поперечного сечения трубы, м²;

[math]\displaystyle{ P }[/math] — полный смоченный периметр, м;

[math]\displaystyle{ v }[/math] — скорость жидкости, м/с;

[math]\displaystyle{ \nu }[/math] — кинематическая вязкость среды, м²/с;

[math]\displaystyle{ \rho }[/math] — плотность среды, кг/м³;

[math]\displaystyle{ \eta }[/math] — динамическая вязкость среды, Па·с или кг/(м·с);

[math]\displaystyle{ W }[/math] — массовая скорость, кг/(м²·с).

См. также

• Число Фруда
• Число Рейнольдса

Ссылки

• Видеоролик, демонстрирующий на опыте ламинарное и турбулентное течения
• Начальный участок ламинарного течения