Критерий подобия Рейнольдса

Более того, толщины гидродинамического, теплового и диффузионного пограничных слоев совпадают, если равны величины кинематической вязкости, коэффициента температуропроводности, а и коэффициента молекулярной диффузии D. Этим коэффициентам пропорциональны количества переносимых массы, тепла и механической энергии.

Найденная аналогия позволяет в ряде случаев приближенно определять скорость массоотдачи по данным о трении (гидродинамическая аналогия) или о скорости переноса тепла. Пи этом отпадает необходимость в очень сложном экспериментальном определении коэффициента массоотдачи. Аналогично упрощается определение коэффициента теплоотдачи.

В окончательном виде аналогия Рейнольдса позволяет определить коэффициент массотдачи по известному коэффициенту трения (по крайней мере, для газов).

Данная аналогия позволила также сделать следующие выводы:

1) С ростом потока массы пропорционально возрастает величина теплового потока, однако сопротивление трения повышается пропорционально квадрату скорости, т. е. при такой интенсификации теплообмена его эффективность по отношению к гидравлическим потерям понижается.

2) Возрастает величина теплового потока при повышении плотности и теплоёмкости. Для реализации этого воздействия можно использовать вещества с высоким значением произведения (ρ(Cp), например, воду, жидкие металлы, а также повышать давление газовой среды.

Наиболее распространенным способом интенсификации теплообмена является повышение коэффициента трения или общего гидравлического сопротивления теплообменного устройства. Для этого на поверхности, на которой происходит теплообмен, выполняются неровности и выступы. (2, С. 406 — 407)

Заключение

В работе рассмотрены наиболее существенные литературные данные о критерии (числе, коэффициенте) Рейнольдса. Показаны понятные предположения, позволяющие получить этот критерий из существенных параметров движения жидкости в трубе.

Показано применение этого критерия для выяснения вопроса о характере упорядоченности движения жидкости или газа — ламинарном или турбулентном, сделано определение этих понятий, приведены некоторые критические значения величины критерия.

Рассмотрено развитие в настоящее время данного критериального подхода в современной теории динамо-эффекта («гидродинамического динамо»), что связанно с необходимостью экспериментального подтверждения этой теории («магнитное число Рейнольдса»).

Приведены примеры чрезвычайно широкого применения рассматриваемого критерия в физическом моделировании, способы преодоления объективных ограничений применимости критерия. Отдельно рассмотрено моделирование теплои массопередачи («аналогия Рейнольдса»).

Рамки этой работы не позволили подробно рассмотреть связь критерия Рейнольдса с моделированием интересных частных случаев турбулентности, движением неньютоновских жидкостей.

Также не удалось рассмотреть обширную тему связи с другими многочисленными критериями подобия, развитие критериального подхода, как общей для естествознания методики получения экспериментального, а в ряде случаев — нового теоретического знания (как это подразумевается в теории размерностей).

Список источников

1. Веников В. А. Теория подобия и моделирования. — М.: Высшая школа, 1976. — 479 с.

2. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии, 9 изд., M., 1973, с. 64−84, 279−83, 401−06

3. Кирпичев М. В. Теория подобия. — М.: Изд. АН СССР, 1953. — 94с.

4. Коган В. Б., Теоретические основы типовых процессов химической технологии, Л., 1977. — с. 560.

5. Кухлинг Хорст. Справочник по физике. — М.: Мир, 1983. — с. 519.

6. Ландау Л. Д, Лифшиц Е. М. Гидродинамика, — М.: Наука, 1986. — 736 с.

7. Перельман Я. И. Занимательная физика. Книга вторая. — М.: Наука, 1865. — 280 с.

8. Политехнический словарь. — 3-е изд. — М.: Советская Энциклопедия, 1989. — 656 с.

9. Седов Л. И. Методы подобия и размерности в механике. — 10-е изд., доп. — М.: Наука. Гл.

ред. физ.-мат. лит., 1987 г. — 432 с.

10. Сена Л. А., Единицы физических величин и их размерности, — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. — 432 с.

11. Соколов Д. Д. Современное состояние и перспективы лабораторного динамо-эксперимента // Соросовский образовательный журнал, 2001, № 4, С. 111−115.

12. Трофимова Т. И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. — М.: Высш. шк., 2004. — 544 с.

13. Хайкин С. Э. Физические основы механики: Учеб. пособие для университетов. — М.: Госуд. Изд. Физ.-мат. литературы, 1963. — 771 с.

Электронные ресурсы

14. Видеоматериалы, иллюстрируюющие образование турбулентности:

http://maartenrutgers.org/science/turbulence/gallery.html (06.

03.11).

15. Сайт «Физическая энциклопедия» о динамо-эффекте:

http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/Динамо-эффект (09.

03.11).