Ламинарное течение (от лат. lamina - пластинка) - упорядоченный режим течения вязкой жидкости (или
газа), характеризующийся отсутствием перемешивания между соседними слоями жидкости.
Условия, при к-рых может происходить устойчивое, т. е. не нарушающееся от случайных
возмущений, Л. т., зависят от значения безразмерного Рейнольдса числа Re. Для каждого вида течения существует такое число RеКр,
наз. нижним критич. числом Рейнольдса, что при любом Re<Reкp Л. т. является устойчивым и практически осуществляется; значение Rекр
обычно определяется экспериментально. При Rе>Rекр,
принимая особые меры для предотвращения случайных возмущений, можно тоже получить
Л. т., но оно не будет устойчивым и, когда возникнут возмущения, перейдёт в
неупорядоченное турбулентное течение .Теоретически Л. т. изучаются с
помощью Навье - Стокса уравнений движения вязкой жидкости. Точные решения
этих ур-ний удаётся получить лишь в немногих частных случаях, и обычно при решении
конкретных задач используют те или иные приближённые методы.
Представление об особенностях
Л. т. даёт хорошо изученный случай движения в круглой цилиндрич. трубе. Для
этого течения RеКр
2200,
где Re=
(
- средняя по расходу скорость жидкости, d - диаметр трубы, 
- кинематич. коэф. вязкости, 
- динамич. коэф. вязкости, 
- плотность жидкости). Т. о., практически устойчивое Л. т. может иметь место
или при сравнительно медленном течении достаточно вязкой жидкости или в очень
тонких (капиллярных) трубках. Напр., для воды (
=10-6
м2/с при 20° С) устойчивое Л. т. с
=1
м/с возможно лишь в трубках диаметром не более 2,2 мм.
При Л. т. в неограниченно
длинной трубе скорость в любом сечении трубы изменяется по закону 
-
(1
- -r2/а2), где а - радиус трубы,
r - расстояние от оси, 
- осевая (численно максимальная) скорость течения; соответствующий параболич.
профиль скоростей показан на рис. а. Напряжение трения изменяется вдоль
радиуса по линейному закону 
где 
= 
- напряжение трения на стенке трубы. Для преодоления сил вязкого трения в трубе
при равномерном движении должен иметь место продольный перепад давления, выражаемый
обычно равенством P1-P2
где p1 и р2 - давления в к--н. двух поперечных
сечениях, находящихся на расстоянии l друг от друга, 
- коэф. сопротивления, зависящий от 
для Л. т. 
.
Секундный расход жидкости в трубе при Л. т. определяет Пуазейля закон. В
трубах конечной длины описанное Л. т. устанавливается не сразу и в начале трубы
имеется т. н. входной участок, на к-ром профиль скоростей постепенно преобразуется
в параболический. Приближённо длина входного участка
Распределение скоростей
по сечению трубы: а - при ламинарном течении; б - при турбулентном
течении.
Когда при
течение становится турбулентным, существенно изменяются структура потока, профиль
скоростей (рис., 6)и закон сопротивления, т. е. зависимость 
от Re (см. Гидродинамическое сопротивление).
Кроме труб Л. т. имеет место в слое смазки в подшипниках, вблизи поверхности тел, обтекаемых маловязкой жидкостью (см. Пограничный слой ),при медленном обтекании тел малых размеров очень вязкой жидкостью (см., в частности, Стокса формула). Теория Л. т. применяется также в вискозиметрии, при изучении теплообмена в движущейся вязкой жидкости, при изучении движения капель и пузырьков в жидкой среде, при рассмотрении течений в тонких плёнках жидкости и при решении ряда др. задач физики и физ. химии.
С. М. Тарг
|
|
 |
