Laminar Flow vs Turbulent Flow
Fluid Dynamics er en viktig del av klassisk fysikk, og applikasjonene går fra irrigasjon til menneskelig fysiologi. Den har betydelige ingeniørbidrag innen romfart, marine, irrigasjon, hydraulikk og mange andre disipliner.
Væskestrømmen varierer fra en tilstand til en annen, og for å lette analysen er strømningen kategorisert i forskjellige regimer der væskeegenskapene som hastighet, trykk, tetthet og viskositet karakteriserer hvert regime. Turbulent og laminær strømning er de to hovedklassene av strømningsregimer.
Hva er Laminar Flow?
Når væskepartiklene strømmer uten å krysse hverandres baner og partikkelhastigheten alltid er tangentiell til partikkelbanen, sies strømmen å være strømlinjeformet. Når strømlinjeformingen skjer, har lagene av fluidpartikler en tendens til å gli over den tilstøtende partikkelen uten å forstyrre andres bevegelse, og dette skjer i lag eller lag med fluidstrøm. En slik strømning er kjent som en laminær strømning. Laminær strømning eller strømlinjeforming oppstår når væskehastigheten er relativt lav.
I laminær strømning har laget i kontakt med en stasjonær overflate null hastighet, og i retningen vinkelrett på overflaten har hastigheten til lagene en tendens til å øke. Dessuten forblir hastigheten, trykket, tettheten og andre fluiddynamiske egenskaper uendret på hvert punkt i strømmens rom.
Reynolds-tallet er en indikasjon på hvor godt en væske kan gjennomgå laminær strømning. Når Reynolds-tallet er lavt, har strømmen en tendens til å være laminær, og de viskøse kreftene er den dominerende formen for interaksjon mellom lagene. Når Reynolds-tallet er høyt, har strømmen en tendens til å være turbulent, og treghetskrefter er den dominerende formen for interaksjon mellom lagene.
Hva er Turbulent Flow?
Når væskeegenskapene i en strømning varierer raskt over tid, dvs. når endringene i hastighet, trykk, tetthet og andre strømningsegenskaper viser tilfeldige og vilkårlige endringer, er strømmen kjent som en turbulent strømning.
Væskestrømmen i et jevnt sylindrisk rør med en begrenset lengde, også kjent som en Poiseuille-strøm, vil ha turbulens i strømmen når Reynolds-tallet når det kritiske tallet 2040. Vanligvis kan det imidlertid hende at strømmen ikke eksplisitt være turbulent når Reynolds-tallet er mer enn 10000.
En turbulent strømning er preget av sin tilfeldige natur, diffusivitet og virvle. Strømmen inneholder virvler, kryssstrømmer og virvler.
Hva er forskjellen mellom Laminar og Turbulent Flow?
• I laminær strømning skjer strømmen ved lave hastigheter og lavt Reynolds-tall, mens turbulensstrøm oppstår ved høye hastigheter og høyt Reynolds-tall.
• I laminær strømning er banen til væskelinjene jevn og strømlinjeformet der det ikke er noen sideveis forstyrrelse av væskebanene og væsken strømmer i lag. I turbulent strømning er strømningsmønsteret uregelmessig og kaotisk, hvor virvler, virvler og kryssstrømmer oppstår.
• I laminær strømning forblir væskeegenskapene ved et punkt i rommet konstante over tid, mens i turbulent strømning er væskeegenskapene ved et punkt stokastiske.
