Laminarni tok vs turbulentni tok
Dinamika fluida je važan dio klasične fizike, a primjene se kreću od navodnjavanja do ljudske fiziologije. Ima značajan inženjerski doprinos u oblastima vazduhoplovstva, mora, navodnjavanja, hidraulike i mnogih drugih disciplina.
Protok fluida varira od jednog stanja do drugog, a radi lakše analize, protok je kategorisan u različite režime gde svojstva fluida kao što su brzina, pritisak, gustina i viskozitet karakterišu svaki režim. Turbulentno i laminarno strujanje su dvije glavne klase režima strujanja.
Šta je laminarni tok?
Kada čestice fluida teku bez presijecanja putanja jedne druge i brzina čestice je uvijek tangencijalna na putanju čestice, za tok se kaže da je strujalan. Kada dođe do strujnog strujanja, slojevi čestica fluida imaju tendenciju da klize preko susjedne čestice bez ometanja kretanja drugih, a to se događa u slojevima ili slojevima protoka tekućine. Takav tok je poznat kao laminarno strujanje. Laminarni ili strujni tok nastaje kada je brzina fluida relativno mala.
U laminarnom toku, sloj u kontaktu sa stacionarnom površinom ima nultu brzinu i, u smjeru okomitom na površinu, brzina slojeva ima tendenciju povećanja. Takođe, brzina, pritisak, gustina i druga dinamička svojstva fluida ostaju nepromenjeni u svakoj tački u prostoru protoka.
Reynoldsov broj je pokazatelj koliko dobra tekućina može proći laminarni tok. Kada je Reynoldsov broj nizak, protok teži da bude laminaran, a viskozne sile su dominantan oblik interakcije između slojeva. Kada je Reynoldsov broj visok, tok ima tendenciju da bude turbulentan, a inercijske sile su dominantan oblik interakcije između slojeva.
Šta je turbulentni tok?
Kada svojstva fluida u toku brzo variraju s vremenom, tj. kada promjene u brzini, pritisku, gustini i drugim svojstvima protoka pokazuju nasumične i proizvoljne promjene, protok je poznat kao turbulentno strujanje.
Protok fluida unutar uniformne cilindrične cijevi konačne dužine, također poznat kao Poiseuilleov tok, imat će turbulencije u protoku kada Reynoldsov broj dostigne kritični broj 2040. Međutim, općenito, protok možda neće eksplicitno biti turbulentan kada je Reynoldsov broj veći od 10000.
Turbulentni tok karakterizira njegova nasumična priroda, difuznost i vrtložnost. Tok sadrži vrtloge, unakrsne struje i vrtloge.
Koja je razlika između laminarnog i turbulentnog toka?
• U laminarnom toku, tok se javlja pri malim brzinama i niskim Reynoldsovim brojem, dok se turbulentni tok javlja pri velikim brzinama i visokim Reynoldsovim brojem.
• U laminarnom toku, putanja linija fluida je pravilna i strujna gde nema bočnih poremećaja puteva fluida i fluid teče u slojevima. U turbulentnom toku, obrazac strujanja je nepravilan i haotičan, gdje se javljaju vrtlozi, vrtlozi i unakrsne struje.
• U laminarnom toku, svojstva fluida u tački u prostoru ostaju konstantna tokom vremena, dok su u turbulentnom toku svojstva fluida u tački stohastička.
