Τυρβώδης ροή

Στη ρευστοδυναμική μια ροή στην οποία το υγρό υφίσταται χάος και διακυμάνσεις ή ανάμιξη ονομάζεται τυρβώδης ροή. Βρίσκεται παράλληλα με τη στρωτή ροή, στην οποία στρώματα ρευστού κινούνται χωρίς διακοπή και ομαλά. Στην τυρβώδη ροή, το ρευστό δέχεται διαταραχές λόγω μεταβολών της πίεσης και της ταχύτητας. Στην τυρβώδη ροή, το Ρευστό δεν ρέει σε γραμμές ροής, μάλλον είναι μια τυχαία διασπαστική ροή. Οι υπολογισμοί που αφορούν την τυρβώδη ροή είναι πολύ περίπλοκοι.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΤΡΑΒΟΥΛΙΚΗΣ ΡΟΗΣ

Μπορούμε να παρατηρήσουμε τυρβώδη ροή στα ακόλουθα συμβάντα:

• Η κίνηση του ανέμου γύρω από το αεροσκάφος
• Ροή λάβας
• Η ροή μέσω αντλιών και στροβίλων 
• Ο αέρας ή το νερό στροβιλίζονται 
• Αυστηρά σύννεφα καταιγίδας
• Καπνός 
• Αέρας από ανεμιστήρα/AC

Η αναταραχή μπορεί να γίνει αισθητή και να μετρηθεί χρησιμοποιώντας τον αριθμό Reynolds. Ο George Stokes επινόησε την έννοια του αριθμού Reynolds το 1851. Θεωρείται ότι είναι μια πηγή που μας βοηθά να προβλέψουμε τα διαφορετικά μοτίβα ροής σε πολλά ρευστά. Αποδίδεται ότι είναι ένας λόγος δυνάμεων αδράνειας προς ιξώδεις δυνάμεις. Όσο χαμηλότερος είναι ο αριθμός Reynolds, τόσο περισσότερο έχει στρωτή ροή και καθώς αυξάνεται ο αριθμός, η ροή γίνεται ταραχώδης.

Ο αριθμός Reynolds είναι μια πολύ γνωστή έννοια στον τομέα της επιστήμης, καθώς βοηθά στον υπολογισμό των εξής:

• Νερό που ρέει μέσω του σωλήνα
• Υπάρχει αέρας στη βαλβίδα

Ο τύπος για τον αριθμό Reynolds θα μπορούσε να γραφτεί ως:   Re=vD

Πού,

=Πυκνότητα υγρού

v =Ταχύτητα ρευστού

μ =Ιξώδες υγρού

D =Διάμετρος του ρευστού.

Με βάση τις διαφορετικές τιμές του Re, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι:

1. Αν Re <2000, η ​​ροή ονομάζεται Laminar
2. Αν 2000
3. Αν Re> 4000, η ​​ροή ονομάζεται τυρβώδης

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΤΡΑΒΥΛΩΝ

Τα ακόλουθα απεικονίζουν τις αναταράξεις σε γεγονότα της πραγματικής ζωής:

• Καπνός που βγαίνει από ένα τσιγάρο. Για τα αρχικά λίγα εκατοστά, ο καπνός εμφανίζει χαρακτηριστικά στρωτής ροής, αλλά μετά την ανύψωση αλλάζει σε τυρβώδη ροή.
• Ρίξτε πάνω από την μπάλα του γκολφ.
• Συνήθως παρατηρούνται καθαρές αναταράξεις αέρα κατά τις απογειώσεις πτήσεων.
• Ωκεάνια και μικτά ατμοσφαιρικά στρώματα, μαζί με ισχυρά ωκεάνια ρεύματα.
• Ροή αίματος μέσω των αρτηριών κατά τη διάρκεια καρδιακών παθήσεων 
• Αποβάθρες στο νερό καθώς το νερό κινείται απαλά γύρω από τα πόδια, ενώ η ροή του ποταμού είναι ήπια.

ΣΤΡΩΜΑΤΙΚΗ ΚΑΙ ΤΥΡΒΟΥΛΙΚΗ ΡΟΗ

Η διαφορά μεταξύ στρωτής και τυρβώδους ροής μπορεί να γίνει κατανοητή με τα εξής:

S.no	LAMINAR FLOW	ΤΥΡΒΟΥΛΙΚΗ ΡΟΗ
1.	Σε αυτή τη ροή ρευστού, τα στρώματα του ρευστού κινούνται παράλληλα και δεν συναντιούνται ποτέ μεταξύ τους και ποτέ δεν τείνουν να μην διασταυρώνονται μεταξύ τους.	Σε αυτή τη ροή ροής ρευστού, τα στρώματα του ρευστού τείνουν να διασχίζουν το ένα το άλλο και να μην κινούνται ποτέ παράλληλα μεταξύ τους και μπορεί να συναντηθούν σε κάποιο σημείο.
2.	Αυτή η ροή είναι εμφανής στα ρευστά που ρέουν με χαμηλή ταχύτητα.	Αυτή η ροή είναι εμφανής στα ρευστά που ρέουν με υψηλή ταχύτητα.
3.	Η στρωτή ροή παρατηρείται στους σωλήνες μικρής διαμέτρου όπου το υγρό ρέει με χαμηλή ταχύτητα.	Η τυρβώδης ροή παρατηρείται σε σωλήνες μεγάλης διαμέτρου όπου το ρευστό ρέει με υψηλή ταχύτητα.
4.	Η ροή του ρευστού είναι στρωτή όταν ο υπολογισμένος αριθμός Reynolds (Re) είναι μικρότερος ή ίσος του 2000.	Η ροή του ρευστού είναι τυρβώδης όταν ο υπολογισμένος αριθμός Reynolds είναι μεγαλύτερος ή ίσος με 4000.
5.	Η ποσότητα της τάσης στη στρωτή ροή έγκειται στο ιξώδες του ρευστού.	Η ποσότητα της τάσης στην τυρβώδη ροή εξαρτάται από την πυκνότητα του ρευστού.
6.	Η ροή του υγρού εκτελείται με  τη σειρά, δηλαδή δεν υπάρχει ανάμειξη ή συνάντηση πλευρικών στρωμάτων του ρευστού και συνεχίζουν να κινούνται παράλληλα μεταξύ τους.	Η ροή του υγρού δεν τρέχει με τη σειρά, δηλαδή υπάρχει ανάμειξη και συνάντηση πλευρικών στρωμάτων σε κάποιο σημείο μεταξύ τους και δεν κινούνται παράλληλα μεταξύ τους.

ΣΤΡΩΤΑ ΚΑΙ ΤΥΡΒΟΥΛΙΚΑ ΟΡΙΑΚΙΑ ΣΤΡΩΜΑΤΑ

Ένα οριακό στρώμα ορίζεται τόσο ως στρωτό όσο και ως τυρβώδες. Ένα στρωτό οριακό στρώμα αναφέρεται όταν η ροή είναι σε διαφορετικά στρώματα, δηλαδή όταν τα στρώματα κινούνται ομαλά και γλιστρούν πάνω από πλευρικά στρώματα. Από την άλλη πλευρά, ένα τυρβώδες οριακό στρώμα συμπεραίνεται ως ένα όπου η ροή των στρωμάτων συνεχίζει να αναμιγνύεται.

ΕΝΑΡΞΗ ΤΡΑΒΥΛΙΑΣ;

Ο αριθμός Reynolds θα μπορούσε εύκολα να προβλέψει την έναρξη των αναταράξεων. Θεωρείται ότι είναι η πηγή που μας βοηθά να προβλέψουμε τα διαφορετικά μοτίβα ροής σε πολλά ρευστά. Αποδίδεται ότι είναι ένας λόγος δυνάμεων αδράνειας προς ιξώδεις δυνάμεις. Όσο χαμηλότερος είναι ο αριθμός Reynolds, τόσο περισσότερο έχει στρωτή ροή και καθώς αυξάνεται ο αριθμός, η ροή γίνεται ταραχώδης.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

Από την παραπάνω θεωρία, μάθαμε για τους δύο τύπους ροών, τη στρωτή ροή και την τυρβώδη ροή. Η τυρβώδης ροή είναι στην οποία το υγρό υφίσταται χάος και διακυμάνσεις ή ανάμιξη. Βρίσκεται παράλληλα με τη στρωτή ροή, στην οποία στρώματα ρευστού κινούνται χωρίς διακοπή και ομαλά. Καταλάβαμε τις ροές με ζωντανά παραδείγματα που βιώνουμε στην καθημερινή ζωή. Οι διαφορές μεταξύ των δύο ροών μας έδωσαν μεγαλύτερη σαφήνεια δύο. Καταλάβαμε επίσης πώς οι δύο ροές αποτελούν μέρος του αριθμού Reynolds και τον πρακτικό τύπο για τον υπολογισμό της στρωτής και τυρβώδους ροής στα ρευστά.