Зміст
Критична швидкість - це швидкість і напрямок, з яким потік рідини через трубку змінюється від плавної, або "ламінарної", до турбулентної. Обчислення критичної швидкості залежить від декількох змінних, але саме число Рейнольдса характеризує потік рідини через трубку як ламінарний, так і турбулентний. Число Рейнольдса - безрозмірна змінна, тобто не має приєднаних до неї одиниць.
Обчислення критичної швидкості
Якщо ви хотіли знайти критичну швидкість води, що рухається через ділянку труби, добре почніть з використання основної формули для обчислення критичної швидкості: Vcrit = (Nr_µ) / (D_ρ). У цьому рівнянні Vcrit являє критичну швидкість, Nr являє собою число Рейнольдса, µ (мю) являє собою коефіцієнт в'язкості (тобто опір потоку) для даної рідини, D являє собою внутрішній діаметр труби, а ρ (rho ) являє собою щільність даної рідини. Змінна µ (мю) вимірюється в метрах-квадратах на секунду, а щільність даної рідини вимірюється в кілограмах на квадратний метр.
Скажімо, у вас є двометрова секція труби із внутрішнім діаметром 0,03 метра, і ви хочете знати критичну швидкість води, що проходить через цю секцію труби, зі швидкістю 0,25 метра в секунду, представленою В. Хоча µ змінюється в залежності від температури, його типове значення становить 0,00000114 метрів квадратних в секунду, тому ми будемо використовувати це значення в цьому прикладі. Густина води, або ρ, - один кілограм на кубічний метр.
Якщо число Рейнольдса не вказане, ви можете обчислити його за формулою: Nr = ρ_V_D / µ. Ламінарний потік представлений числом Рейнольдса менше 2320, а турбулентний потік представлений числом Рейнольдса більше 4000.
Підключіть значення для кожної зі змінних рівняння числа Рейнольдса. Після підключення значень число Рейнольдса становить 6 579. Оскільки він більший за 4000, потік вважається турбулентним.
Тепер підключіть значення до рівняння критичної швидкості, і ви отримаєте: Vcrit = (6,579_0,000000114 метри / секундна квадратура) / (0,03 метра_1 кілограм / кубічний метр) = 0,025 метра / секунду.