Forskel mellem laminær strømning og turbulent strømning

Laminar Flow vs Turbulent Flow
 

Fluid Dynamics er en vigtig del af klassisk fysik, og anvendelserne løber fra kunstvanding til menneskelig fysiologi. Det har betydelige ingeniørbidrag inden for rumfart, marine, kunstvanding, hydraulik og mange andre discipliner.

Fluidstrømmen varierer fra en tilstand til en anden, og for let at analysere kategoriseres strømning i forskellige regimer, hvor fluidegenskaber såsom hastighed, tryk, densitet og viskositet karakteriserer hvert regime. Turbulent og Laminar-strømmen er de to hovedklasser af strømningsregimer.

Hvad er Laminar Flow?

Når fluidpartiklerne strømmer uden at krydse hinanden baner, og partiklernes hastighed altid er tangentiel for partiklenes bane, siges strømningen at være strømlinet. Når strømlinjestrømmen finder sted, har lagene med fluidpartikler en tendens til at glide over den tilstødende partikel uden at forstyrre andres bevægelse, og dette forekommer i lag eller laminat af væskestrøm. En sådan strøm kaldes en laminær strøm. Laminar strømning eller strømline strømning sker, når fluidhastigheden er relativt lav.

Ved laminær strømning har laget i kontakt med en stationær overflade nulhastighed, og i retningen vinkelret på overfladen har lagernes hastighed en tendens til at stige. Hastigheden, trykket, densiteten og andre fluiddynamiske egenskaber forbliver også uændrede på hvert punkt i strømningens rum.

Reynolds-tallet er en indikation af, hvor god en væske kan gennemgå laminær strømning. Når Reynolds-tallet er lavt, har strømningen en tendens til at være laminær, og de viskøse kræfter er den dominerende form for interaktion mellem lagene. Når Reynolds-tallet er højt, har strømningen en tendens til at være turbulent, og inertielle kræfter er den dominerende form for interaktion mellem lagene.

Hvad er turbulent flow?

Når fluidegenskaberne i en strømning varierer hurtigt med tiden, dvs. når ændringerne i hastighed, tryk, densitet og andre strømningsegenskaber viser tilfældige og vilkårlige ændringer, kaldes strømmen en turbulent strømning.

Væskestrømmen i et ensartet cylindrisk rør med en endelig længde, også kendt som en Poiseuille-strøm, vil have turbulens i strømmen, når Reynolds-tallet når det kritiske nummer 2040. Imidlertid kan strømmen generelt ikke eksplicit være turbulent, når Reynolds-tallet antal er mere end 10000.

En turbulent strømning er kendetegnet ved dens tilfældige natur, diffusivitet og vorticitet. Strømmen indeholder hvirvler, tværstrømme og hvirvler.

Hvad er forskellen mellem Laminar og Turbulent Flow?

• I laminær strømning forekommer strømmen ved lave hastigheder og lavt Reynolds-tal, mens turbulensstrømning forekommer ved høje hastigheder og højt Reynoldsnummer.

• I laminær strømning er fluidlinjernes sti regelmæssig og strømline, hvor der ikke er nogen lateral forstyrrelse af fluidstierne, og væsken strømmer i lag. I turbulent strømning er strømningsmønsteret uregelmæssigt og kaotisk, hvor hvirvler, hvirvler og tværstrømme forekommer.

• Ved laminær strømning forbliver fluidegenskaberne på et punkt i rummet konstant med tiden, mens fluidumegenskaberne ved et turbulent flow er stokastiske.