Courant laminaire – Wikipedia

Résolution laminaire d’un cylindre, image idéale de la rationalisation noire colorée et noire centrale pour le cas limite d’un débit infiniment lent. Couper l’image à travers l’axe du cylindre.

Le écoulement laminaire (années. lame “Platte”) aussi Écoulement laminaire , is a movement of liquids and gases in which in a transition area between two different flow speeds (hydrodynamic border layer), which spreads perpendicular to the direction of flow, no visible turbulence (turbulence / transverse currents) occurs: The fluid flows in in couches qui ne se mélangent pas. Dans ce cas, il s’agit généralement d’un courant stationnaire (dans le cas d’une vitesse d’écoulement temporelle).

Farloque, un courant qui suit le cours d’un mur ou d’un profil est parfois écoulement laminaire désigné. Cependant, ce phénomène est une langue technique qualifié ou adjacent Couler.

Courant laminaire dans un tuyau

Entraînement d’une couche de bordure laminaire sur une surface plane. concernant _X est plus petit que re ici avec chaque x _critiquer ≈ 10 ⁵ . La longueur record X Il doit donc être enfin.

En 1883, le physicien Osborne Reynolds a fait un test de teinture d’un débit d’eau dans un pipeline pour représenter la différence entre l’écoulement laminaire et le courant turbulent et a constaté que la turbulence dans le pipeline ne se produit qu’à partir d’une certaine vitesse d’écoulement. Le nombre de Reynolds est utilisé comme critère d’évaluation. Ceci est défini comme suit:

${displayStyle mathrm {re}: = {frac {vcdot l} {nu}} = {frac {vcdot lcdot rho} {eta}}}$

,

par lequel

La quantité d’un flux de flux caractéristique,

Une longueur caractéristique aussi

La viscosité cinématique ou

(ou

) la viscosité dynamique et

La densité du fluide fluide est.

D’une valeur critique

Le courant laminaire devient instable par rapport aux petits troubles. Cette valeur est, par exemple, dans le cas du flux de tuyaux à environ

${displayStyle mathrm {re_ {krit}} = {frac {v_ {mathrm {m}} cdot d} {nu}} environ 2320}$

par lequel

La vitesse d’écoulement moyenne est et comme une longueur caractéristique du diamètre du pipeline

doit être tiré. Dans le cas des panneaux débordés, le numéro critique de Reynolds est inclus

${displayStyle Mathrm {re_ {krit}} = {frac {v_ {0} cdot x} {nu}} environ 10 ^ {5}}$

.

Y a-t-il

La distance entre le bord avant et le bord arrière de la plaque et

La vitesse du flux non perturbé.

Si le laminaire actuel est dans un tuyau, la loi de Hagen-Poiseuille s’applique. Il décrit le flux de volume

En raison du tuyau en fonction du rayon intérieur du tube.

Principe d’un anneau de colonne vertébrale

Devise des vertèbres dans un courant initialement laminaire

Les anneaux de fumée comme un tore rotatif

Cause principale d’une certaine valeur de

Le fait que le champ d’écoulement d’un tel courant ne soit pas sans colonne vertébrale au sens mathématique est instable, puis le courant laminaire turbulent. Il y a là-bas la liberté vertébrale, entre autres, qu’une courbe fermée, par ex. B. Dans un cercle, le corps en mouvement ne gagne ni ne perd – dans l’image opposée, une particule qui revient rapidement vers la gauche au milieu de l’écoulement puis se déplace lentement le long de la paroi, qui est donc alimentée en permanence dans l’énergie, ce qui conduit finalement à la formation des vertèbres: ^[d’abord] S’il y a des perturbations à proximité de la particule, ce qui est pratiquement toujours le cas, ils sont menés par l’approvisionnement en énergie jusqu’à ce que le mouvement initialement ordonné (flux de couche) fusionne enfin dans un courant turbulent désordonné.

Un exemple bien connu de cet effet est le développement d’anneaux de fumée (voir Fig.), Dans lequel l’air ambiant assume le rôle de la paroi vasculaire au repos. Si vous ne soufflez pas trop à la hâte au milieu d’un petit nuage de fumée (alimentation énergétique) formé devant la bouche, il se déforme en un tore rotatif (anneau vertébral, Anglais bague de tourbillon ), l’anneau de fumée bien connu.

Profil d’aile spécial pour la recherche de courant laminaire dans l’aviation

Les tendances laminaires se produisent dans la nature, par exemple, dans les eaux souterraines et dans la circulation sanguine, mais sont davantage à l’exception des applications techniques, par exemple dans la technologie de la microfection et la microfluidique, où ce phénomène est déjà utilisé. Les brigades des pompiers utilisent parfois la douceur de l’écoulement sur les routes de tuyaux longs, car cela signifie que des longueurs de tuyau significativement plus grandes peuvent être insérées (importantes par exemple pour les incendies de pirage à haute teneur). ^[2]

Les lisses de débit sont également de plus en plus utilisés pour les caractéristiques et les fontaines modernes de l’eau ces dernières années (à partir de 2014). Pour So-Salled. Saucisses d’eau , d. H. Sauter les rayons d’eau, ils sont même une condition préalable essentielle. ^[2]

Les classes de frontières laminaires ont principalement un frottement de paroi inférieur par rapport aux couches de bordure turbulentes, en particulier dans la zone du numéro critique de Reynolds. Par conséquent, par exemple, des profils laminaires appelés sont utilisés dans la construction de planeurs, qui est formé en raison de la formation d’une longueur laminaire élevée (la distance entre le bord avant et le point d’enveloppe laminaire / turbulent) afin d’atteindre une faible résistance à l’écoulement. L’extension de la couche de bordure laminaire est obtenue par une conception du profil, dans laquelle l’enveloppe est retardée dans un flux de couche de bordure turbulente le plus longtemps possible. Cependant, les profils laminaires sont intolérants d’angles flottants trop grands, ce qui conduit à la déchirure d’écoulement. Dans le cas des avions de planeur et en particulier pour les avions modèles, une turbulence est souvent intentionnellement introduite par les turbulatrices peu de temps avant le point de conversion en pose de bordure laminaire, afin de détacher un laminaire. B. pour éviter l’aviron. ^[3] Il y a même des profils laminaires dans la zone de construction du modèle dans lequel les turbulateurs sont absolument nécessaires sur toute l’extension pour éviter l’instabilité lors de la virage à travers les déchirures de débit. ^[4]

De plus, un courant laminaire peut même augmenter la résistance en augmentant le volume de la randonnée par la démolition antérieure. L’exemple le plus connu de ceci est la révolution d’une sphère, le coefficient de résistance dans l’enveloppe de la laminaire à la révolution turbulente diminue considérablement. ^[5] En raison de différences minimales de surface, cet effet soudainement et pas exactement en même temps autour de toute la balle, qui peut être souhaité en fonction de l’application (volleyball: supplément de flottement) et indésirable (balle de golf). Le Fossettes De petites dépressions vergées à la surface des balles de golf évitent cela et assurent une couche frontale systématiquement turbulente, ce qui réduit la résistance globale et protège contre une déviation de trajectoire.

Dans le courant turbulent, si appelé Ribellé réduire la résistance à la friction.

Écoulement laminaire [ Modifier | Modifier le texte source ]]

Principe d’écoulement “Salle propre à flux laminaire”

Lorsque vous décrivez des installations techniques, vous rencontrez occasionnellement la désignation en anglais -langue Écoulement laminaire . Cela est généralement compris comme signifiant un (principalement verticalement) dirigé, bras de turbulence Flux d’air. Une turbulence basse générée de cette manière tourbillonne dans des obstacles tels que des machines ou des tables. Dans les banques de sécurité, les rapports d’écoulement laminaires sont générés à l’aide de systèmes spéciaux qui ont des ventilateurs, des filtres et des distributeurs d’air (soi-disant laminaring). L’espace qui se déroule sans reflux a une qualité de pièce propre définie (selon les filtres utilisés), car seul l’air stérile reste dans la pièce ou les particules possibles sont époustouflées.

Dans l’industrie, les fermes de turbulences (quasi-laminares) s’appliquent partout où les contaminants des produits doivent être évités par des particules dans l’air. Le débit d’air des particules existants est réduit par le débit d’air et dérivé par le flux d’air vers le bas. Cela le rend intéressant pour les applications dans lesquelles le risque accru de formation de particules (par exemple par les parties mobiles de la friction) doit être compensé pour, c’est-à-dire .. B. lors du remplissage des produits pharmaceutiques. L’exemple typique sont les salles propres dans la technologie des semi-conducteurs, la médecine et la pharmacie.

Une autre application est les stations de travail qui travaillent avec des poudres fondamentalement explosives (poudre de matières organiques, comme la farine). Avec le flux laminaire, ces poudre ne peuvent pas se propager dans l’air et atteindre l’état d’un mélange explosif à l’air solide.

Une innovation importante de la Règlement des sociétés de pharmacie 2005 ABO C’est que la production de médicaments stériles – en particulier les gouttes oculaires ou par parenterale, soit effectuée en laboratoire à l’aide d’un flux laminaire ou d’un isolant selon l’état des sciences et de la technologie, à moins que la production ne soit effectuée dans un espace stérile séparé.

• Joseph H. Spurk, Nuri Aksel: Théorie du flux. Une introduction à la théorie des courants . 6e, édition prolongée. Springer, Berlin U. 2006, ISBN 3-540-26293-8.

1. ↑ Ernst Grimsehl: Manuel de physique. Bd. 1: Mécanique, théorie thermique, acoustique. 15e édition, publiée par Walter Schallreuter. Teubner, Leipzig 1954, pp. 271–273.
2. ↑ ^{un b} Miracle de la technologie – la super tour . Diffusé sur N24 à partir du 24 août 2014.
3. ↑ Conception de profil – Institut pour l’aérodynamique et la dynamique du gaz. Récupéré le 11 mars 2021 .
4. ↑ Catalogue de profil AeroDesign – Modèles de planeurs. Récupéré le 11 mars 2021 .
5. ↑ Théorie du flux 2. Récupéré le 11 mars 2021 .