Ламинарный режим характеризуется упорядоченным параллельноструйным движением без образования вихрей. Турбулентный режим - хаотичным беспорядочным движением, когда струи постоянно отклоняются и пересекаются друг с другом. Скорость в турбулентном потоке непрерывно пульсирует, изменяясь как по величине, так и по направлению. Однако несмотря на это, направление поступательного движения всего потока остается неизменным. Скорость потока в данной точке при этом колеблется около некоторого постоянного, не зависимого от времени, значения - усредненной скорости и (рис.2.3). Не следует путать ее со средней скоростью V.[ ...]
Для измерения пульсации скоростей в потоке применяются малоинерционные приборы высокой точности - термоанемометры. Принцип их действия состоит в том, что интенсивность теплообмена между потоком и введенным в него телом, а с ним и электрическое сопротивление этого тела, зависит от скорости течения. Если через рабочий орган термоанемометра в виде металлической нити или пленки, помещенный в изучаемый поток, пропускать электрический ток с известными характеристиками, то по изменению этих характеристик (напряжения или силы тока) можно с высокой точностью судить об изменениях (пульсациях) скорости потока.[ ...]
Следует отметить, что непосредственно у твердой стенки даже в турбулентных потоках существует весьма тонкий слой, в котором скорости, в том числе и нульсационыые, равны нулю. Выше расположен тонкий пристеночный слой, так называемый вязкий подслой потока, который отличается по своим свойствам от основной толщи потока, называемой турбулентным ядром. Долгое время считали, что в пределах этого слоя движение является ламинарным, и пульсации скорости в нем отсутствуют, однако в настоящее время установлено, что пульсации скорости и давления все же передаются и в вязкий подслой.[ ...]
Для потоков с открытой водной поверхностью ламинарный режим наблюдается при Ле <300, а турбулентный - при Ле >600. При 300 <Яе < 600 поток может быть либо турбулентным, либо ламинарным в зависимости от шероховатости и характера русла. Турбулентность потока имеет большое значение для развития эрозионных процессов. Частицы почвы отрываются от поверхности в результате воздействия струй воды с высокими мгновенными значениями скорости, соответствующими максимальным пульсациям скорости потока. Кроме того, под действием длительной пульсирующей нагрузки со стороны потока на почвенные частицы происходит постепенное ослабление внутри- и межагрегатного сцепления, которое в результате приводит к снижению противоэрозион-ной стойкости почвы или грунта. Пульсацию скорости в турбулентных потоках учитывают путем введения соответствующего коэффициента в уравнение критической скорости потока, который будет рассмотрен в разделе о критических скоростях потока. Следует добавить, что большую роль в переносе частиц играют вихри, которые также формируются в турбулентных потоках.[ ...]
В природных условиях ламинарные потоки могут встречаться лишь на хорошо задернованных склонах, где вода течет ровным слоем малой глубины с небольшими скоростями, а также на распаханных склонах в начальной фазе снеготаяния, когда талая вода испытывает на своем пути сопротивление снега. Фильтрационные потоки также характеризуются ламинарным режимом ввиду малого диаметра пор и незначительной скорости. Турбулентное же движение преобладает в текущих водах и в атмосфере, с ним и связаны процессы водной и ветровой эрозии.[ ...]
Рисунки к данной главе:
Вернуться к оглавлению