Flux laminaire vs flux turbulent
La dynamique des fluides est une partie importante de la physique classique, et les applications vont de l'irrigation à la physiologie humaine. Il a d'importantes contributions d'ingénierie dans les domaines de l'aérospatiale, de la marine, de l'irrigation, de l'hydraulique et de nombreuses autres disciplines.
Le débit de fluide varie d'un état à l'autre, et pour faciliter l'analyse, le débit est classé en différents régimes où les propriétés du fluide telles que la vitesse, la pression, la densité et la viscosité caractérisent chaque régime. Le flux turbulent et le flux laminaire sont les deux principales classes de régimes d'écoulement.
Qu'est-ce que le flux laminaire ?
Lorsque les particules fluides s'écoulent sans se croiser et que la vitesse de la particule est toujours tangentielle à la trajectoire de la particule, l'écoulement est dit aérodynamique. Lorsque l'écoulement de courant se produit, les couches de particules de fluide ont tendance à glisser sur la particule adjacente sans perturber le mouvement des autres, et cela se produit dans des couches ou des lamelles d'écoulement de fluide. Un tel flux est appelé flux laminaire. L'écoulement laminaire ou l'écoulement simplifié se produit lorsque la vitesse du fluide est relativement faible.
En écoulement laminaire, la couche en contact avec une surface fixe a une vitesse nulle et, dans la direction perpendiculaire à la surface, la vitesse des couches tend à augmenter. De plus, la vitesse, la pression, la densité et d'autres propriétés dynamiques des fluides restent inchangées à chaque point de l'espace de l'écoulement.
Le nombre de Reynolds indique à quel point un fluide peut subir un écoulement laminaire. Lorsque le nombre de Reynolds est faible, l'écoulement a tendance à être laminaire et les forces visqueuses sont la forme dominante d'interaction entre les couches. Lorsque le nombre de Reynolds est élevé, l'écoulement a tendance à être turbulent et les forces d'inertie sont la forme dominante d'interaction entre les couches.
Qu'est-ce qu'un flux turbulent ?
Lorsque les propriétés du fluide dans un écoulement varient rapidement avec le temps, c'est-à-dire lorsque les changements de vitesse, de pression, de densité et d'autres propriétés d'écoulement présentent des changements aléatoires et arbitraires, l'écoulement est appelé écoulement turbulent.
L'écoulement de fluide dans un tuyau cylindrique uniforme de longueur finie, également connu sous le nom d'écoulement de Poiseuille, aura des turbulences dans l'écoulement lorsque le nombre de Reynolds atteint le nombre critique 2040. Cependant, généralement, l'écoulement peut ne pas être explicitement être turbulent lorsque le nombre de Reynolds est supérieur à 10 000.
Un écoulement turbulent est caractérisé par sa nature aléatoire, sa diffusivité et sa vorticité. Le flux contient des tourbillons, des courants croisés et des tourbillons.
Quelle est la différence entre flux laminaire et flux turbulent ?
• Dans le flux laminaire, le flux se produit à de faibles vitesses et à faible nombre de Reynolds, tandis que le flux de turbulence se produit à des vitesses élevées et à un nombre de Reynolds élevé.
• Dans l'écoulement laminaire, le chemin des lignes de fluide est régulier et profilé où il n'y a pas de perturbation latérale des chemins de fluide et le fluide s'écoule en couches. Dans un écoulement turbulent, le modèle d'écoulement est irrégulier et chaotique, où des tourbillons, des tourbillons et des courants croisés se produisent.
• En écoulement laminaire, les propriétés du fluide en un point de l'espace restent constantes dans le temps, tandis qu'en écoulement turbulent, les propriétés du fluide en un point sont stochastiques.
