Как из турбулентного потока сделать ламинарный

[alexey007]

Привет всем!

Вот меня интересует такой вопрос. Допустим по трубе идёт ламинарный поток с таким условием, что если поставить препятствие (например трубку поперёк заданного размера), чтобы возникла дорожка Кармана. Т.е. мы получили из ламинарного потока турбулентный. Вот у меня теперь вопрос. Есть ли известные препятствия-структуры, которые можно поставить, после трубки, чтобы восстановить ламинарный поток?

[Anton_Peplov]

Источник турбулентности создает вихри. Вихрь разваливается на два вихря поменьше, и так далее, пока вихри не станут настолько мелкими, что затухнут из-за вязкости воды. Не представляю, как можно остановить этот процесс, поставив перед потоком твердое препятствие.

Может быть, вместо этого добавить в воду вещество, увеличивающее вязкость?

[alexey007]

Anton_Peplov в сообщении #1568910 писал(а):

Не представляю, как можно остановить этот процесс, поставив перед потоком твердое препятствие.

Я не специалист в гидродинамике, но вот если в трубу вставить участок который разобьёт поток на несколько потоков в мелких трубочках, чтобы в каждой мелкой трубочке поток установился и потом на выходе из этой системы трубок все уже слилось в большой трубе в ламинарном потоке. Такое возможно?

Anton_Peplov в сообщении #1568910 писал(а):

Может быть, вместо этого добавить в воду вещество, увеличивающее вязкость?

Не, добавлять точно ничего нельзя

[Anton_Peplov]

Я и подавно не специалист в гидродинамике. Но "с точки зрения банальной интуиции" в месте слияния множества мелких ламинарных потоков в один поток будет возникать турбулентность. Разве что сливать их не одновременно, а сначала слить два, потом, когда объединенный поток установится, добавить третий, и т.д. Но так мы уберем реку в мелкие трубы на очень длинном участке русла.

[Ende]

Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: не указана.

[Anton_Peplov]

Несколько не в тему. Не знаю, есть ли способы ликвидировать турбулентность, но способы ее предотвратить точно есть. Дельфины быстро плавают именно потому, что поток, обтекающий их тело, остается ламинарным. Почему он остается ламинарным? Потому что на коже дельфина уйма рецепторов, реагирующих на состояние потока. Рецепторы передают информацию в нервную систему, а та отдает команды мышцам. Дельфин совершает мелкие движения кожей, успокаивая поток и не позволяя ему становиться турбулентным.

Вроде бы кораблестроители пытались частично перенять этот метод, делая мягкие покрытия для винтов. Мягкое покрытие работает не так хорошо, как активная система с обратной связью, но тоже помогает.

[amon]

alexey007 в сообщении #1568908 писал(а):

Есть ли известные препятствия-структуры, которые можно поставить, после трубки, чтобы восстановить ламинарный поток?

Есть такая штука - число Рейнольдса $\operatorname{Re}=\frac{\rho v L}{\mu},$ где $\rho$ - плотность, $v$ - скорость потока, $L$ - характерный размер а $\mu$ - вязкость. При $\operatorname{Re}$ больше пары тысяч поток становится турбулентным. Если Ваше препятствие стоит в трубе, для которой это число меньше критического, то турбулентность от препятствия затихнет сама собой на некотором расстоянии, если больше, то увеличите диаметр трубки после препятствия.

[alexey007]

amon в сообщении #1568926 писал(а):

alexey007 в сообщении #1568908 писал(а):

Есть ли известные препятствия-структуры, которые можно поставить, после трубки, чтобы восстановить ламинарный поток?

Есть такая штука - число Рейнольдса $\operatorname{Re}=\frac{\rho v L}{\mu},$ где $\rho$ - плотность, $v$ - скорость потока, $L$ - характерный размер а $\mu$ - вязкость. При $\operatorname{Re}$ больше пары тысяч поток становится турбулентным. Если Ваше препятствие стоит в трубе, для которой это число меньше критического, то турбулентность от препятствия затихнет сама собой на некотором расстоянии, если больше, то увеличите диаметр трубки после препятствия.

Очень интересно, спасибо
А есть какие нибудь полу-аналитические расчеты на каком-расстояние поток вернется к ламинарному режиму после препятствия? Или это можно узнать только сделав CFD расчеты и смотреть?
Очень интересный совет увеличить диаметр трубы. А как тут прикинуть, через какое расстояние после расширения трубы поток придет в ламинарное состояние?

[amon]

alexey007 в сообщении #1568947 писал(а):

А как тут прикинуть, через какое расстояние после расширения трубы поток придет в ламинарное состояние?

Я бы на компьютере прикинул. Это (при наличии соответствующего ПО) для меня быстрее и точнее.

[LLeonid3]

Из практики: согласно "Правил 28—64" (1964 г.) и сменивших их "РД 50-213" (1980 г.) регламентирующих установку сужающих устройств для измерения расхода газов и жидкостей прямолинейный (без колен, отводов и т. д.) участок трубопровода до сужающего устройства должен быть не менее 6 диаметров трубы, а запорные устройства (краны, задвижки) не ближе 100 диаметров (прямолинейный участок должен быть и после сужающего устройства).
При газофикации завода (~1980 г.) не было возможности выполнить эти требования -- недостаток места после вводной задвижки, возникли противоречия с газоснабжающей организацией, которые и были устранены при обоюдном согласии путём установки после задвижки небольшого ~0.5 м длиной участка заполненного тонкостенными трубочками диаметром ~20 мм.

[lel0lel]

(Оффтоп)

снять на камеру образование турбулентности из ламинарного потока и прокрутить диафильм в обратном направлении)