Flux laminar vs flux turbulent
La dinàmica de fluids és una part important de la física clàssica i les aplicacions van des del reg fins a la fisiologia humana. Té contribucions importants d'enginyeria en els camps de l'aeroespacial, marítim, de reg, hidràulic i moltes altres disciplines.
El flux del fluid varia d'un estat a un altre i, per facilitar l'anàlisi, el flux es classifica en diferents règims on les propietats del fluid com ara la velocitat, la pressió, la densitat i la viscositat caracteritzen cada règim. El flux turbulent i el flux laminar són les dues classes principals de règims de flux.
Què és el flux laminar?
Quan les partícules de fluid flueixen sense tallar els camins entre elles i la velocitat de la partícula és sempre tangencial a la trajectòria de la partícula, es diu que el flux és aerodinàmic. Quan es produeix el flux aerodinàmic, les capes de partícules de fluid tendeixen a lliscar sobre la partícula adjacent sense pertorbar el moviment d' altres, i això es produeix en capes o làmines de flux de fluid. Aquest flux es coneix com a flux laminar. El flux laminar o el flux aerodinàmic es produeix quan la velocitat del fluid és relativament baixa.
En el flux laminar, la capa en contacte amb una superfície estacionària té velocitat nul·la i, en la direcció perpendicular a la superfície, la velocitat de les capes tendeix a augmentar. A més, la velocitat, la pressió, la densitat i altres propietats dinàmiques de fluids romanen sense canvis en tots els punts de l'espai del flux.
El nombre de Reynolds és una indicació de com de bé un fluid pot patir un flux laminar. Quan el nombre de Reynolds és baix, el flux tendeix a ser laminar i les forces viscoses són la forma dominant d'interacció entre les capes. Quan el nombre de Reynolds és alt, el flux tendeix a ser turbulent i les forces inercials són la forma dominant d'interacció entre les capes.
Què és el flux turbulent?
Quan les propietats del fluid en un flux varien ràpidament amb el temps, és a dir, quan els canvis en la velocitat, pressió, densitat i altres propietats del flux mostren canvis aleatoris i arbitraris, el flux es coneix com a flux turbulent.
El flux de fluid dins d'una canonada cilíndrica uniforme amb una longitud finita, també conegut com a flux Poiseuille, tindrà turbulència en el flux quan el nombre de Reynolds assoleixi el nombre crític 2040. Tanmateix, en general, el flux pot no ser explícit. ser turbulent quan el nombre de Reynolds sigui superior a 10.000.
Un flux turbulent es caracteritza per la seva naturalesa aleatòria, difusivitat i vorticitat. El flux conté remolins, corrents creuats i vòrtexs.
Quina diferència hi ha entre el flux laminar i el turbulent?
• En el flux laminar, el flux es produeix a velocitats baixes i un nombre de Reynolds baix, mentre que el flux turbulent es produeix a velocitats altes i un nombre de Reynolds elevat.
• En el flux laminar, el recorregut de les línies de fluid és regular i aerodinàmic on no hi ha pertorbacions laterals dels camins del fluid i el fluid flueix en capes. En el flux turbulent, el patró de flux és irregular i caòtic, on es produeixen vòrtexs, remolins i corrents creuades.
• En el flux laminar, les propietats del fluid en un punt de l'espai es mantenen constants amb el temps, mentre que, en el flux turbulent, les propietats del fluid en un punt són estocàstiques.
